JP5462747B2 - Lithium ion conductive material, lithium ion conductive electrolyte membrane, lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly, and lithium ion polymer battery - Google Patents
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Description
本発明は、リチウムイオン伝導性材料、該リチウムイオン伝導性材料を使用したリチウムイオン伝導性電解質膜、該リチウムイオン伝導性材料又はリチウムイオン伝導性電解質膜を使用したリチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体、及び該リチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体を備えたリチウムイオンポリマー電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion conductive material, a lithium ion conductive electrolyte membrane using the lithium ion conductive material, a lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode using the lithium ion conductive material or the lithium ion conductive electrolyte membrane. The present invention relates to a joined body and a lithium ion polymer battery including the lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly.
リチウムイオン電池は、１９９１年に初めて量産されて以来、ノートパソコン、携帯電話、デジタルカメラなどのデジタル携帯機器に搭載されている。そして、今後はハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）などの車載用途をはじめ、医療、情報分野などの様々な分野への展開が予想されている。そこで、このような今後の展開に応えるべく、リチウムイオン電池には、性能、製造技術及び管理技術のさらなる向上が求められている。 Since first mass production in 1991, lithium ion batteries have been installed in digital portable devices such as notebook computers, mobile phones, and digital cameras. In the future, it is expected to expand into various fields such as medical and information fields, including in-vehicle applications such as hybrid vehicles (HEV) and electric vehicles (EV). Therefore, in order to meet such future development, lithium ion batteries are required to be further improved in performance, manufacturing technology and management technology.
近年、改めて高エネルギー密度と高電圧を有する蓄電池として、リチウムイオン二次電池が注目されている。一般に、リチウムイオン二次電池は、マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム等のリチウム含有複合酸化物を活物質とする正極と、コークス、黒鉛、ハードカーボン等の炭素材料を活物質とする負極と、電極間の絶縁性とリチウムイオンの移動経路を確保するポリエチレン製、ポリプロピレン製のセパレーターと、セパレーターに含侵された非プロトン性溶媒等のリチウムイオン伝導性電解質と、六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩と、から構成されている。 In recent years, lithium ion secondary batteries have attracted attention as storage batteries having high energy density and high voltage. Generally, a lithium ion secondary battery is composed of a positive electrode using a lithium-containing composite oxide such as lithium manganate, lithium iron phosphate, lithium cobaltate, and lithium nickelate as an active material, and a carbon material such as coke, graphite, and hard carbon. An active material, a separator made of polyethylene and polypropylene that secures insulation between the electrodes and a migration path of lithium ions, and a lithium ion conductive electrolyte such as an aprotic solvent impregnated in the separator, And lithium salts such as lithium hexafluorophosphate, lithium perchlorate, and lithium tetrafluoroborate.
リチウムイオン伝導性電解質として最も一般的な電解液は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどの有機溶媒を主たる構成成分とし、このようなリチウムイオン二次電池は、有機溶媒が漏れて引火し、火災等の大きな事故を引き起こす危険性があり、必ずしも安全であるとは言えない。また、過負荷がかかると電解液が電極と反応して、電池容量が低下してしまうことがある。すなわち、用途が多様化するリチウムイオン二次電池において、電池の安全性と信頼性の向上は急務の課題であり、単純な有機溶媒のみの系に代わる新たな電解質の開発に大きな期待が寄せられている。 The most common electrolyte solution as a lithium ion conductive electrolyte is mainly composed of an organic solvent such as propylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and such a lithium ion secondary battery ignites when the organic solvent leaks, There is a risk of causing a major accident such as a fire, and it is not necessarily safe. In addition, when an overload is applied, the electrolytic solution may react with the electrode and the battery capacity may be reduced. In other words, in lithium-ion secondary batteries that are used for various purposes, improving the safety and reliability of the batteries is an urgent issue, and great expectations are placed on the development of new electrolytes that can replace simple organic solvent systems. ing.
リチウムイオン二次電池用の電解質には、高いリチウムイオン伝導性、難燃性、高耐久性等を兼ね備えることが要求される。これらの性能を実現するために、これまでに、種々の電解液、あるいはゲル電解質やポリマー電解質などの固体電解質が開示されている（特許文献１〜８参照）。例えば、電解液に界面活性剤等の添加剤を添加することで、電極活物質表面に形成される固体電解質界面膜を制御し、電解液の副反応を抑制することで、電池の耐久性が向上することが確認されている。また、アクリレート基やメタクリレート基を有するモノマーを重合して得られるポリマーを用いた電解質は、多くの電解液を保持でき、ゲル電解質として使用することで、様々な電池特性が向上することが確認されている。そして、固体電解質の中では、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド骨格を有する化合物は、最も盛んに研究されているリチウムイオン伝導性材料の一つである。これらリチウムイオン伝導性材料は、ガラス転移温度が低く、分子運動によるリチウムイオン伝導が可能であるが、高温では柔らかくなって電解質強度が低下したり、低温では分子運動が鈍り、イオン伝導性が急激に低下することが多くの事例で確認されている。これに対して、塩モノマー成分によるイオン的な相互作用を利用することによって、低温でのイオン伝導性を促進することが報告されている。また、櫛型構造の高分子化合物や、側鎖にウレタン結合が導入された高分子化合物を利用することにより、高いイオン伝導性と膜強度とを両立できるとの報告もある。 An electrolyte for a lithium ion secondary battery is required to have high lithium ion conductivity, flame retardancy, high durability, and the like. In order to realize these performances, various electrolyte solutions, or solid electrolytes such as gel electrolytes and polymer electrolytes have been disclosed so far (see Patent Documents 1 to 8). For example, by adding an additive such as a surfactant to the electrolytic solution, the solid electrolyte interface film formed on the surface of the electrode active material is controlled, and side reactions of the electrolytic solution are suppressed. It has been confirmed that it will improve. In addition, it has been confirmed that an electrolyte using a polymer obtained by polymerizing a monomer having an acrylate group or a methacrylate group can retain a large amount of electrolyte and can improve various battery characteristics when used as a gel electrolyte. ing. Among solid electrolytes, a compound having a polyethylene oxide or polypropylene oxide skeleton is one of the most actively studied lithium ion conductive materials. These lithium ion conductive materials have a low glass transition temperature and can conduct lithium ions by molecular motion, but soften at high temperatures and decrease in electrolyte strength. In many cases, it has been confirmed that On the other hand, it has been reported that the ionic conductivity at low temperature is promoted by utilizing the ionic interaction by the salt monomer component. In addition, there are reports that high ion conductivity and film strength can both be achieved by using a polymer compound having a comb structure or a polymer compound in which a urethane bond is introduced into a side chain.
このような中、リチウムイオン二次電池の安全性を向上させるために、電解質が含有する電解液の量を削減したり、電解液を含有しない固形状電解質を使用することによる、液漏れの抑制が検討されている。しかし固形状電解質は、一般的に電解液系よりもイオン伝導性が低く、電気自動車用途に必要な急速充放電への対応が非常に困難であるという問題点があった。また、イオン伝導性を向上させるために、電解質中のリチウム塩濃度を高くすると、電解液系では粘度が上昇して作業性が悪化し、逆にイオン伝導性が低下してしまうという問題点があった。また、固形状電解質では、電解質強度が低下して、形状が崩れてしまい、特に成膜性を維持することが非常に困難であり、耐久性が低いという問題点があった。 In such a situation, in order to improve the safety of the lithium ion secondary battery, the amount of electrolyte contained in the electrolyte is reduced or the leakage of liquid is suppressed by using a solid electrolyte containing no electrolyte. Is being considered. However, the solid electrolyte generally has a lower ionic conductivity than the electrolytic solution system, and there is a problem that it is very difficult to cope with the rapid charge / discharge required for electric vehicle applications. In addition, if the lithium salt concentration in the electrolyte is increased in order to improve the ionic conductivity, there is a problem in that the viscosity increases in the electrolyte system and the workability deteriorates, and conversely the ionic conductivity decreases. there were. In addition, the solid electrolyte has a problem that the electrolyte strength is reduced and the shape is collapsed, and particularly, it is very difficult to maintain the film formability and the durability is low.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、イオン伝導性が高く、耐久性及び安全性に優れたリチウムイオン伝導性電解質膜、該リチウムイオン伝導性電解質膜の製造に好適なリチウムイオン伝導性材料、該リチウムイオン伝導性材料又はリチウムイオン伝導性電解質膜を使用したリチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体、及び該リチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体を備えたリチウムイオンポリマー電池を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a high ion conductivity, a lithium ion conductive electrolyte membrane excellent in durability and safety, and a lithium ion conductive suitable for the production of the lithium ion conductive electrolyte membrane. Material, lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly using the lithium ion conductive material or lithium ion conductive electrolyte membrane, and lithium ion polymer battery equipped with the lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly The issue is to provide.
上記課題を解決するため、
本発明は、リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）及び多官能基含有構造体（Ｂ）の結合体と、リチウムイオン電解質（Ｃ）と、を含有するリチウムイオン伝導性材料であって、前記結合体は、前記多官能基含有構造体（Ｂ）が、複数の前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）と結合してなり、前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）は、アニオン性、ノニオン性、カチオン性又は双性の官能基を有する鎖状分子であり、前記多官能基含有構造体（Ｂ）は、三つ以上の不飽和結合を有する化合物を少なくとも含む架橋剤が結合されてなる、略球状の三次元構造体であり、且つその表面に前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）が結合して層構造をなし、前記層構造の空隙部に、前記リチウムイオン電解質（Ｃ）が含まれており、前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）及び／又は前記多官能基含有構造体（Ｂ）が、下記一般式（Ｉ）で表される金属−酸素結合による架橋構造を含む金属−酸素結合型構造体（Ｄ）を重合成分として含むものであり、前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）及び多官能基含有構造体（Ｂ）が、重合性不飽和二重結合及び／又は金属−酸素結合を介して結合し、前記結合体が粒子状構造であることを特徴とするリチウムイオン伝導性材料を提供する。
To solve the above problem,
The present invention is a lithium ion conductive material comprising a combined lithium ion conductive action site-containing structure (A) and a polyfunctional group-containing structure (B), and a lithium ion electrolyte (C), The combined body is a structure in which the polyfunctional group-containing structure (B) is combined with a plurality of the lithium ion conducting site containing structures (A), and the lithium ion conducting site containing structure (A) is , A chain molecule having an anionic, nonionic, cationic or zwitter functional group, and the polyfunctional group-containing structure (B) includes at least a compound having three or more unsaturated bonds Is a substantially spherical three-dimensional structure, and the lithium ion conduction action site-containing structure (A) is bonded to the surface of the structure to form a layer structure. Lithium ion electrolysis Metal (C) are included, the lithium ion conductive site of action containing structure (A) and / or said polyfunctional group-containing structure (B) is represented by the following general Formulas (I) - oxygen bond A metal-oxygen bond structure (D) containing a cross-linked structure by a polymer component is included as a polymerization component, and the lithium ion conducting site-containing structure (A) and the polyfunctional group-containing structure (B) are polymerizable Provided is a lithium ion conductive material which is bonded through an unsaturated double bond and / or a metal-oxygen bond, and the combined body has a particulate structure .
また、本発明は、かかるリチウムイオン伝導性材料において、日本工業規格（ＪＩＳ）の粘度測定法（ＪＩＳ Ｋ ７１１７−２）に従い、回転数５０ｒｐｍ、温度２０℃で測定した時の粘度が、１０〜１００００ｍＰａ・ｓであることを特徴とするリチウムイオン伝導性材料を提供する。
また、本発明は、かかるリチウムイオン伝導性材料において、前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）の分子量ＭＡ、及び前記多官能基含有構造体（Ｂ）の分子量ＭＢが、ＭＡ／ＭＢ＝０．０１〜１００の関係を満たすことを特徴とするリチウムイオン伝導性材料を提供する。
また、本発明は、かかるリチウムイオン伝導性材料において、さらに、リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）を含有することを特徴とするリチウムイオン伝導性材料を提供する。
また、本発明は、かかるリチウムイオン伝導性材料において、さらに、添加剤（Ｆ）として、ルイス酸（Ｆ１）、リン酸エステル（Ｆ２）及び無機粒子（Ｆ３）からなる群より選択される少なくとも一種を含有することを特徴とするリチウムイオン伝導性材料を提供する。
また、本発明は、かかるリチウムイオン伝導性材料を使用したことを特徴とするリチウムイオン伝導性電解質膜を提供する。
また、本発明は、かかるリチウムイオン伝導性電解質膜において、前記リチウムイオン伝導性材料が、多孔質基材（Ｇ）に含浸されていることを特徴とするリチウムイオン伝導性電解質膜を提供する。
また、本発明は、かかるリチウムイオン伝導性材料を電極上に形成し、乾燥又は紫外線硬化させて成膜した後、該膜上に対電極を配置して熱硬化することにより、リチウムイオン伝導性電解質膜を前記電極及び対電極と接合したことを特徴とするリチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体を提供する。
また、本発明は、かかるリチウムイオン伝導性電解質膜の一方の面に正極が、他方の面に負極がそれぞれ接合されたことを特徴とするリチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体を提供する。
また、本発明は、かかるリチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体を備えたことを特徴とするリチウムイオンポリマー電池を提供する。
また、本発明は、かかるリチウムイオンポリマー電池において、前記リチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体をラミネートセルに組んでなる複数の単位セルが、積層及び連結されたことを特徴とするリチウムイオンポリマー電池を提供する。
Further, according to the present invention, in the lithium ion conductive material, the viscosity when measured at a rotation speed of 50 rpm and a temperature of 20 ° C. according to a viscosity measurement method (JIS K 7117-2) of Japanese Industrial Standard (JIS) is 10 to 10. Provided is a lithium ion conductive material characterized by being 10,000 mPa · s.
The present invention, in such a lithium ion conducting material, the molecular weight M A of the lithium ion conductive site of action containing structure (A), and a molecular weight M B of the multi-functional group-containing structure (B), M A / satisfy the relation of M B = 0.01 to 100 to provide a lithium ion conductive material characterized.
The present invention also provides a lithium ion conductive material characterized in that the lithium ion conductive material further contains a lithium ion conductive liquid (E).
In the lithium ion conductive material according to the present invention, at least one selected from the group consisting of a Lewis acid (F1), a phosphate ester (F2), and inorganic particles (F3) may be used as the additive (F). The lithium ion conductive material characterized by containing this is provided.
The present invention also provides a lithium ion conductive electrolyte membrane using such a lithium ion conductive material.
The present invention also provides a lithium ion conductive electrolyte membrane, characterized in that in the lithium ion conductive electrolyte membrane, the lithium ion conductive material is impregnated in a porous substrate (G).
In addition, the present invention provides a lithium ion conductive material by forming such a lithium ion conductive material on an electrode, drying or ultraviolet curing the film, then placing a counter electrode on the film and thermally curing the film. Provided is a lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly in which an electrolyte membrane is joined to the electrode and the counter electrode.
The present invention also provides a lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly in which a positive electrode is bonded to one surface of the lithium ion conductive electrolyte membrane and a negative electrode is bonded to the other surface.
The present invention also provides a lithium ion polymer battery comprising the lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly.
According to the present invention, in the lithium ion polymer battery, a plurality of unit cells obtained by assembling the lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly in a laminate cell are laminated and connected. Provide batteries.
本発明によれば、イオン伝導性が高く、耐久性及び安全性に優れたリチウムイオン伝導性電解質膜が得られる。かかるリチウムイオン伝導性電解質膜は、本発明のリチウムイオン伝導性材料を使用することで、リチウムイオンを従来よりも高濃度で含みながら、高いイオン伝導性を有し、且つ耐久性に優れる。また、難燃性の固形状電解質であるため、火災や液漏れの心配が無く、安全性に優れる。そして、このようなリチウムイオン伝導性材料又はリチウムイオン伝導性電解質膜を使用したリチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体を備えたリチウムイオンポリマー電池は、充放電特性、安全性及び信頼性に優れる。 According to the present invention, a lithium ion conductive electrolyte membrane having high ion conductivity and excellent durability and safety can be obtained. By using the lithium ion conductive material of the present invention, such a lithium ion conductive electrolyte membrane has high ion conductivity and excellent durability while containing lithium ions at a higher concentration than before. Moreover, since it is a flame retardant solid electrolyte, there is no fear of fire or liquid leakage, and it is excellent in safety. And the lithium ion polymer battery provided with the lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly using such a lithium ion conductive material or lithium ion conductive electrolyte membrane is excellent in charge / discharge characteristics, safety and reliability. .
以下、本発明について詳しく説明する。なお、本発明において、Ｍｎは数平均分子量を、Ｍｗは質量平均分子量をそれぞれ表す。 The present invention will be described in detail below. In the present invention, M n represents a number average molecular weight, and M w represents a mass average molecular weight.
［リチウムイオン伝導性材料］
本発明のリチウムイオン伝導性材料は、リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）（以下、構造体（Ａ）と略記することがある）及び多官能基含有構造体（Ｂ）（以下、構造体（Ｂ）と略記することがある）の結合体と、リチウムイオン電解質（Ｃ）と、を含有するリチウムイオン伝導性材料であって、
前記結合体は、前記構造体（Ｂ）が、複数の前記構造体（Ａ）と結合してなり、
前記構造体（Ａ）は、アニオン性、ノニオン性、カチオン性又は双性の官能基を有する鎖状分子であり、
前記構造体（Ｂ）は、三つ以上の不飽和結合を有する化合物を少なくとも含む架橋剤が結合されてなる、略球状の三次元構造体であり、且つその表面に前記構造体（Ａ）が結合して層構造をなし、
前記層構造の空隙部に、前記リチウムイオン電解質（Ｃ）が含まれていることを特徴とする。
[Lithium ion conductive material]
The lithium ion conductive material of the present invention comprises a lithium ion conducting site-containing structure (A) (hereinafter sometimes abbreviated as structure (A)) and a polyfunctional group-containing structure (B) (hereinafter referred to as structure). A lithium ion conductive material containing a combined body of the body (B) and a lithium ion electrolyte (C),
The combined body is formed by combining the structural body (B) with a plurality of the structural bodies (A),
The structure (A) is a chain molecule having an anionic, nonionic, cationic or zwitter functional group,
The structure (B) is a substantially spherical three-dimensional structure formed by bonding a crosslinking agent containing at least a compound having three or more unsaturated bonds, and the structure (A) is formed on the surface thereof. Combined to form a layer structure,
The lithium ion electrolyte (C) is contained in the void portion of the layer structure.
＜リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）＞
構造体（Ａ）は、アニオン性、ノニオン性、カチオン性又は双性の官能基を有する鎖状分子であり、その複数が後述する一つの構造体（Ｂ）と結合することで、構造体（Ｂ）の三次元構造体表面で層構造を形成する。
<Lithium ion conducting site containing structure (A)>
The structure (A) is a chain molecule having an anionic, nonionic, cationic or zwitter functional group, and a plurality of the structures (B) are bonded to one structure (B) to be described later. A layer structure is formed on the surface of the three-dimensional structure B).
構造体（Ａ）は、直鎖状及び分岐鎖状のいずれでも良いが、直鎖状であることが好ましい。
また、構造体（Ａ）は、高分子であることが好ましく、具体的には、分子量ＭＡが１０００〜１００００００であることが好ましい。１０００以上とすることで、後述するリチウムイオン伝導性電解質膜の強度がより向上し、実用性が一層高いものとなる。また、１００００００以下とすることで、構造体（Ａ）の溶解性がより向上し、粘度がより低下するなど、取り扱い性が一層良好となる。
The structure (A) may be either linear or branched, but is preferably linear.
Moreover, the structure (A) is preferably a polymer, specifically, the molecular weight M A is preferably a 1,000 to 1,000,000. By setting it as 1000 or more, the intensity | strength of the lithium ion conductive electrolyte membrane mentioned later improves more, and a practicality becomes still higher. Moreover, by setting it as 1000000 or less, the solubility of a structure (A) improves more, and handling property becomes still more favorable, such as a viscosity falling more.
本発明において、「リチウムイオン伝導作用」とは、リチウムイオンの移動（伝導）に大きな影響を与える作用をいう。その作用には、（ｉ）リチウムイオンと、リチウムイオンが配位し得る部位を有し、分子運動している分子鎖との間で生じる相互作用、（ｉｉ）リチウムイオンと、リチウムイオンとの親和性が低い部位（例えば、正電荷部位）を有する分子鎖との間で生じる反発（例えば、クーロン反発）による相互作用の二種類がある。本発明においては、前記リチウムイオン伝導作用を有する部位を「リチウムイオン伝導作用部位」という。
前記リチウムイオン伝導作用は、前記二種類の相互作用のうち、いずれか一方のみによって生じる場合と、両方によって生じる場合とがある。
In the present invention, the “lithium ion conducting action” refers to an action having a great influence on the movement (conduction) of lithium ions. The action includes (i) an interaction that occurs between a lithium ion and a molecular chain that has a site where the lithium ion can coordinate and is in molecular motion, and (ii) the lithium ion and the lithium ion. There are two types of interactions due to repulsion (for example, Coulomb repulsion) that occurs between molecular chains having low affinity sites (for example, positively charged sites). In the present invention, the portion having the lithium ion conduction action is referred to as “lithium ion conduction action portion”.
The lithium ion conduction action may be caused by only one or both of the two kinds of interactions.
リチウムイオン伝導作用が、二種類の相互作用のうち、いずれか一方のみによって生じる場合としては、リチウム塩にリチウムイオン配位部位を有する分子鎖が近付き、リチウムイオンをカウンターアニオンから引き離してリチウムイオン配位部位に配位させ（ステップ１）、次に分子運動によって配位部位が動き、近傍の別の配位部位にリチウムイオンが移動する（ステップ２）という二段階のステップを生じる場合が例示できる。 In the case where the lithium ion conduction action is caused by only one of the two types of interactions, the lithium salt is close to a molecular chain having a lithium ion coordination site, and the lithium ion is separated from the counter anion to form a lithium ion coordination. An example can be given of the case where a two-step process occurs in which a coordination site is coordinated (step 1), and then the coordination site moves by molecular motion, and lithium ions move to another nearby coordination site (step 2). .
リチウムイオン伝導作用が、二種類の相互作用の両方によって生じる場合としては、リチウム塩にリチウムイオン反発部位を有する分子鎖が近付き、リチウムイオンからカウンターアニオンを引き離し（ステップ１）、近傍の別のリチウムイオン反発部位がこのリチウムイオンに近付くことによって、これらが反発し合い、リチウムイオンが移動する（ステップ２）という二段階のステップを生じる場合と、リチウムイオン配位部位を有する分子鎖に第一のリチウムイオンが配位し（ステップ１）、続いて第二のリチウムイオンが第一のリチウムイオンの近傍に近づき、これらリチウムイオンがクーロン力によって反発し合い、リチウムイオンが移動する（ステップ２）、という二段階のステップを生じる場合が、それぞれ例示できる。 When lithium ion conduction occurs due to both types of interaction, a molecular chain having a lithium ion repulsion site approaches the lithium salt, pulling the counter anion away from the lithium ion (step 1), and another lithium in the vicinity When the ion repulsion site approaches this lithium ion, they repel each other, resulting in a two-step step in which the lithium ion moves (step 2), and the molecular chain having the lithium ion coordination site has a first step. Lithium ions are coordinated (step 1), then the second lithium ions approach the vicinity of the first lithium ions, these lithium ions repel each other by Coulomb force, and the lithium ions move (step 2). Examples of cases where two-stage steps are generated can be exemplified.
ここで、「リチウムイオン配位部位」とは、リチウムイオンを配位し得る部位のことである。具体的には、非共有電子対を有する原子団から構成される官能基が例示できる。そして、該官能基としては、カルボニル基、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基、シアノ基、イミノ基、エーテル結合、エステル結合等が例示できる。 Here, the “lithium ion coordination site” is a site capable of coordinating lithium ions. Specifically, the functional group comprised from the atomic group which has an unshared electron pair can be illustrated. Examples of the functional group include a carbonyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a butoxy group, a cyano group, an imino group, an ether bond, and an ester bond.
また、「リチウムイオン配位部位」としては、負電荷を有する原子団から構成される官能基も例示できる。しかし、１価の正電荷を有するリチウムイオンと負電荷を有する前記官能基との相互作用が強過ぎる場合には、前記官能基に配位したリチウムイオンが離れにくくなり、リチウムイオンの移動（伝導）が妨げられることがある。また、相互作用が弱過ぎる場合には、前記官能基に配位したリチウムイオンがすぐに離れてしまい、分子鎖の運動にリチウムイオンがついてこられないことがある。
このような理由から、リチウムイオン配位部位としては、非共有電子対を有する原子団から構成される官能基が好ましい。
Examples of the “lithium ion coordination site” also include a functional group composed of an atomic group having a negative charge. However, when the interaction between the lithium ion having a monovalent positive charge and the functional group having a negative charge is too strong, the lithium ions coordinated to the functional group are difficult to leave, and the movement (conduction of lithium ions) ) May be hindered. If the interaction is too weak, the lithium ions coordinated to the functional group may be separated immediately, and the lithium ions may not follow the movement of the molecular chain.
For these reasons, the lithium ion coordination site is preferably a functional group composed of an atomic group having an unshared electron pair.
したがって、「リチウムイオン配位部位のリチウムイオン伝導作用」とは、リチウムイオン配位部位を有する分子鎖が分子運動することに伴って、近傍のリチウムイオンがリチウムイオン配位部位へ動いて、リチウムイオンが伝導することを促す作用をいう。また、「リチウムイオン伝導」は、リチウムイオン単独の伝導以外に、リチウムイオンが配位しているリチウムイオン配位部位を有する分子鎖の移動（拡散）も含む概念である。 Therefore, “lithium ion conduction at the lithium ion coordination site” means that as the molecular chain having the lithium ion coordination site moves, the neighboring lithium ions move to the lithium ion coordination site, An action that promotes the conduction of ions. “Lithium ion conduction” is a concept that includes movement (diffusion) of a molecular chain having a lithium ion coordination site in which lithium ions are coordinated, in addition to conduction of lithium ions alone.
一方、「リチウムイオン反発部位」とは、物理化学的な力（例えば、正電荷同士のクーロン力）によってリチウムイオンを遠ざけようとする部位（反発し得る部位）のことである。そして、当該部位としては、リチウムイオン単体と反発する部位だけでなく、リチウムイオンが配位している状態のリチウムイオン伝導体（リチウムイオンの配位子又はリチウムイオンの包含体）と反発する部位も例示できる。
リチウムイオン反発部位として、具体的には、正電荷を有する原子団から構成される官能基、疎水性基が例示できる。そして、正電荷を有する原子団から構成される官能基としては、クロリドやブロミド等の四級アンモニウム塩（四級アンモニウムの塩化物や臭化物）が例示でき、前記疎水性基としては、フェニル基等が例示できる。
なお、リチウムイオンが既に配位している部位は、該リチウムイオンの正電荷によって他のリチウムイオンを反発し得ることから、リチウムイオン反発部位となり得る。
On the other hand, the “lithium ion repulsion site” refers to a site (site that can repel) that attempts to keep lithium ions away by physicochemical force (for example, Coulomb force between positive charges). And as the said site | part, the site | part which repels not only the site | part which repels with a lithium ion single-piece | unit, but the lithium ion conductor (lithium ion ligand or inclusion body of lithium ion) in the state to which the lithium ion is coordinated Can also be illustrated.
Specific examples of the lithium ion repulsion site include a functional group composed of an atomic group having a positive charge and a hydrophobic group. And as a functional group comprised from the atomic group which has a positive charge, quaternary ammonium salts (chloride and bromide of quaternary ammonium), such as a chloride and bromide, can be illustrated, and a phenyl group etc. as said hydrophobic group Can be illustrated.
Note that a site where lithium ions are already coordinated can repel other lithium ions by the positive charge of the lithium ions, and thus can be a lithium ion repulsion site.
したがって、「リチウムイオン反発部位のリチウムイオン伝導作用」とは、リチウムイオン反発部位を有する分子鎖が分子運動することに伴って、近傍のリチウムイオンがリチウムイオン反発部位から遠ざかるように動いて、リチウムイオンが伝導することを促す作用をいう。さらに、「リチウムイオン伝導」は、配位したリチウムイオンと遊離したリチウムイオン（リチウムイオン団）との相互作用（クーロン反発）に伴う、遊離したリチウムイオン（リチウムイオン団）の移動（拡散）も含む概念である。 Therefore, the “lithium ion repulsion site lithium ion repulsion site” means that as the molecular chain having the lithium ion repulsion site moves, the neighboring lithium ions move away from the lithium ion repulsion site. An action that promotes the conduction of ions. Furthermore, “lithium ion conduction” also means the movement (diffusion) of free lithium ions (lithium ion groups) due to the interaction (coulomb repulsion) between coordinated lithium ions and free lithium ions (lithium ion groups). It is a concept that includes.
好ましい構造体（Ａ）として、具体的には、リチウムイオン配位部位及び重合性不飽和二重結合を有するアニオン性又はノニオン性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物、リチウムイオン反発部位及び重合性不飽和二重結合を有するカチオン性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物、リチウムイオン配位部位、リチウムイオン反発部位及び重合性不飽和二重結合を有する双性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物が例示できる。ここで、重合性不飽和二重結合は、後述する構造体（Ｂ）との結合を形成し得る部位である。 Preferable structures (A) include, specifically, an anionic or nonionic lithium ion conducting site-containing compound having a lithium ion coordination site and a polymerizable unsaturated double bond, a lithium ion repulsion site, and a polymerizable non-reactive site. Examples include a compound containing a cationic lithium ion conducting site having a saturated double bond, a lithium ion coordination site, a lithium ion repulsive site, and a zwitterionic lithium conducting site containing compound having a polymerizable unsaturated double bond. . Here, a polymerizable unsaturated double bond is a site | part which can form a coupling | bonding with the structure (B) mentioned later.
（リチウムイオン配位部位及び重合性不飽和二重結合を有するアニオン性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物）
リチウムイオン配位部位及び重合性不飽和二重結合を有するアニオン性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物（以下、アニオン性化合物と略記することがある）としては、ｐ−スチレンスルホン酸ナトリウム、２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸ナトリウム、ビニルスルホン酸ナトリウム、２−（メタクリロイルオキシ）エチルスルホン酸ナトリウム、３−スルホプロピルメタクリル酸カリウム、４，４’−ジアミノスチルベン−２，２’−ジスルホン酸ジナトリウム、ビス（３−スルホプロピル）イタコン酸ジカリウム、３−アリロキシー２−ヒドロキシー１−プロパンスルホン酸ナトリウム、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、マレイン酸ナトリウム等のモノマーである原料化合物（Ａ）が重合したオリゴマー又はポリマーが例示できる。
前記オリゴマー又はポリマーは、一種の前記モノマーが単独で重合したものでも良いし、二種以上の前記モノマーが共重合したものでも良い。
(Compound containing an anionic lithium ion conducting site having a lithium ion coordination site and a polymerizable unsaturated double bond)
Examples of the anionic lithium ion conducting site-containing compound having a lithium ion coordination site and a polymerizable unsaturated double bond (hereinafter sometimes abbreviated as anionic compound) include sodium p-styrenesulfonate, 2- Sodium acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonate, sodium vinylsulfonate, sodium 2- (methacryloyloxy) ethylsulfonate, potassium 3-sulfopropyl methacrylate, 4,4′-diaminostilbene-2,2′- Raw material compounds (A) such as disodium disulfonate, dipotassium bis (3-sulfopropyl) itaconate, sodium 3-allyloxy-2-hydroxy-1-propanesulfonate, sodium acrylate, sodium methacrylate, sodium maleate ) Polymerization Oligomers or polymers can be exemplified.
The oligomer or polymer may be one obtained by polymerizing one kind of the monomer alone, or may be one obtained by copolymerizing two or more kinds of the monomers.
（リチウムイオン配位部位及び重合性不飽和二重結合を有するノニオン性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物）
リチウムイオン配位部位及び重合性不飽和二重結合を有するノニオン性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物（以下、ノニオン性化合物と略記することがある）としては、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルアクリレート、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルメタクリレート、ジエチルアリルマロネート、エチレングリコールモノアセトアセテートモノメタクリレート、アリルアセトアセテート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、３−メトキシアクリロニトリル、３−（ジメチルアミノ）アクリロニトリル、アリルメチルカーボネート、４−ビニル−１，３−ジオキソラン−２−オン、ジ（エチレングリコール）ジアクリレート、トリ（エチレングリコール）ジビニルエーテル、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジアクリレート、ポリ（エチレングリコール）ジメタクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、グリセロールプロポキシレートトリアクリレート、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、トリス［２−（アクリロイルオキシ）エチル］イソシヤヌレート、ジアリルカーボネート、ジアリルカーボネート等のモノマーである原料化合物（Ａ）が重合したオリゴマー又はポリマーを、リチウムイオンにカチオン交換したものが例示できる。
前記オリゴマー又はポリマーは、一種の前記モノマーが単独で重合したものでも良いし、二種以上の前記モノマーが共重合したものでも良い。
(A compound containing a nonionic lithium ion conducting site having a lithium ion coordination site and a polymerizable unsaturated double bond)
Nonionic lithium ion conducting site-containing compounds having a lithium ion coordination site and a polymerizable unsaturated double bond (hereinafter sometimes abbreviated as nonionic compounds) include poly (ethylene glycol) methyl ether acrylate, Poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate, diethylene glycol monomethyl ether methacrylate, diethyl allyl malonate, ethylene glycol monoacetoacetate monomethacrylate, allyl acetoacetate, tetrahydrofurfuryl acrylate, 3-methoxyacrylonitrile, 3- (dimethylamino) acrylonitrile, allyl Methyl carbonate, 4-vinyl-1,3-dioxolan-2-one, di (ethylene glycol) diacrylate, tri (ethylene glycol) E) divinyl ether, tetraethylene glycol diacrylate, poly (ethylene glycol) diacrylate, poly (ethylene glycol) dimethacrylate, trimethylolpropane ethoxylate triacrylate, glycerol propoxylate triacrylate, di (trimethylolpropane) tetraacrylate, Examples thereof include those obtained by cation exchange of an oligomer or polymer obtained by polymerizing a raw material compound (A) such as tris [2- (acryloyloxy) ethyl] isocyanurate, diallyl carbonate, diallyl carbonate and the like.
The oligomer or polymer may be one obtained by polymerizing one kind of the monomer alone, or may be one obtained by copolymerizing two or more kinds of the monomers.
（リチウムイオン反発部位及び重合性不飽和二重結合を有するカチオン性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物）
リチウムイオン反発部位及び重合性不飽和二重結合を有するカチオン性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物（以下、カチオン性化合物と略記することがある）としては、２−メタクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド、３−アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、２−アクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド、３−メタクリル酸アミドプロピルトリメチルアンモニウムクロリド、メタクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド、ポリ（エチレングリコール）フェニルエーテルアクリレート、アリルフェニルカーボネート、ジビニルベンゼン、スチレン等のモノマーである原料化合物（Ａ）が重合したオリゴマー又はポリマーを、リチウム塩のカウンターアニオンにアニオン交換したものが例示できる。
なお、疎水性基であるフェニル基は、極性物質である前記リチウムイオン伝導体を反発し得る。
また、ポリ（エチレングリコール）フェニルエーテルアクリレート、アリルフェニルカーボネートは、ノニオン性化合物にも分類され得る。
前記オリゴマー又はポリマーは、一種の前記モノマーが単独で重合したものでも良いし、二種以上の前記モノマーが共重合したものでも良い。
(Lithium ion repulsion site and cationic lithium ion conductive site-containing compound having a polymerizable unsaturated double bond)
Examples of the compound containing a cationic lithium ion conducting site having a lithium ion repulsion site and a polymerizable unsaturated double bond (hereinafter sometimes abbreviated as a cationic compound) include 2-methylethyltrimethylammonium chloride, 3 -Acrylamidopropyltrimethylammonium chloride, 2-ethyltrimethylammonium acrylate chloride, 3-methacrylamidopropyltrimethylammonium chloride, dimethylaminoethylbenzyl chloride methacrylate, poly (ethylene glycol) phenyl ether acrylate, allylphenyl carbonate, divinylbenzene, An anion or polymer obtained by polymerizing a raw material compound (A) which is a monomer such as styrene is subjected to anion exchange with a counter anion of a lithium salt. There can be exemplified.
The phenyl group that is a hydrophobic group can repel the lithium ion conductor that is a polar substance.
Poly (ethylene glycol) phenyl ether acrylate and allyl phenyl carbonate can also be classified as nonionic compounds.
The oligomer or polymer may be one obtained by polymerizing one kind of the monomer alone, or may be one obtained by copolymerizing two or more kinds of the monomers.
（リチウムイオン配位部位、リチウムイオン反発部位及び重合性不飽和二重結合を有する双性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物）
リチウムイオン配位部位、リチウムイオン反発部位及び重合性不飽和二重結合を有する双性のリチウムイオン伝導作用部位含有化合物（以下、双性化合物と略記することがある）は、アニオン性及びカチオン性の両方の性質を有する化合物であり、具体的には、１−(３−スルホプロピル)−２−ビニルピリジニウムヒドロキシド分子内塩、(ビニルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド、リン酸２−(メタクリロイルオキシ)エチル２−(トリメチルアンモニオ)エチル等のモノマーである原料化合物（Ａ）が重合したオリゴマー又はポリマーにおいて、リチウムイオン及び／又はリチウム塩のカウンターアニオンを配位させたものが例示できる。また、双性化合物には、双性イオン塩が含まれていても良い。
双性イオン塩としては、ＰＳＳハイドレート−オクタキス（テトラメチルアンモニウム）塩、ドデシルジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、（メトキシカルボニルスルファモイル）トリエチルアンモニウムヒドロキシド分子内塩、１−（ジメチルカルバモイル）−４−（２−スルホエチル）ピリジニウムヒドロキシド分子内塩、ヘキサデシルジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、オクタデシルジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、テトラデシルジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、テトラブチルアンモニウムアセタート、１−（３−スルホプロピル）ピリジニウムヒドロキサイド分子内塩、アセチル(キノリン−1−イウム−1−イル)アザニド、(トリメチルアンモニオ)アセタート、３−メチル−５−オキソ−２，５−ジヒドロ−１，２，３−オキサジアゾール−３−イウム−２−イド−４−カルボン酸、１，２，２−トリメチルジアザン−２−イウム−１−イド、１，２，２，２−テトラメチルジアザン−２−イウム−１−イド、１，１，１−トリメチルジアザン−１−イウム−２−スルホナート等が例示できる。
(A compound containing a lithium ion conducting site having a lithium ion coordination site, a lithium ion repulsion site and a polymerizable unsaturated double bond)
A zwitterionic lithium ion conducting site-containing compound having a lithium ion coordination site, a lithium ion repulsion site and a polymerizable unsaturated double bond (hereinafter sometimes abbreviated as a zwitter compound) is anionic and cationic. In particular, 1- (3-sulfopropyl) -2-vinylpyridinium hydroxide inner salt, (vinylbenzyl) trimethylammonium chloride, 2- (methacryloyloxy) phosphate Examples of the oligomer or polymer obtained by polymerizing the raw material compound (A) that is a monomer such as ethyl 2- (trimethylammonio) ethyl coordinate lithium ion and / or counter anion of lithium salt. The zwitter compound may contain a zwitter ion salt.
Zwitterionic salts include PSS hydrate-octakis (tetramethylammonium) salt, dodecyldimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide inner salt, (methoxycarbonylsulfamoyl) triethylammonium hydroxide inner salt, 1 -(Dimethylcarbamoyl) -4- (2-sulfoethyl) pyridinium hydroxide inner salt, hexadecyldimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide inner salt, octadecyldimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide inner salt Tetradecyldimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide inner salt, tetrabutylammonium acetate, 1- (3-sulfopropyl) pyridinium hydroxide inner salt, acetyl (quinoline) -1-ium-1-yl) azanide, (trimethylammonio) acetate, 3-methyl-5-oxo-2,5-dihydro-1,2,3-oxadiazole-3-ium-2-ide- 4-carboxylic acid, 1,2,2-trimethyldiazan-2-ium-1-id, 1,2,2,2-tetramethyldiazan-2-ium-1-id, 1,1,1- Examples thereof include trimethyldiazan-1-ium-2-sulfonate.
構造体（Ａ）は、一種のみでも良いし、二種以上でも良く、二種以上である場合には、その組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択すれば良い。 The structure (A) may be only one type, or two or more types, and in the case of two or more types, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.
＜多官能基含有構造体（Ｂ）＞
多官能基含有構造体（Ｂ）（以下、構造体（Ｂ）と略記することがある）は、三つ以上の不飽和結合を有する化合物を少なくとも含む架橋剤（以下、原料化合物（Ｂ）と略記することがある）が結合されてなる、略球状の三次元構造体である。
三つ以上の不飽和結合を有する化合物としては、１，３，５−トリアクリロイルヘキサヒドロ−１，３，５−トリアジン、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、グリセロールプロポキシレートトリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートトリアクリレート、トリメチロールプロパンプロポキシレートトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリス［２−（アクリロイロキシ）エチル］イソシアヌレート、１，３，５−トリアリル−１，３，５−トリアジン−２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン、２，４，６−トリアリロキシ−１，３，５−トリアジン等のモノマー；一種以上の前記モノマーが重合したオリゴマー又はポリマーが例示できる。
三つ以上の不飽和結合を有する化合物は、一種を単独で使用しても良いし、二種以上を併用しても良い。
<Polyfunctional group-containing structure (B)>
The polyfunctional group-containing structure (B) (hereinafter sometimes abbreviated as structure (B)) is a crosslinking agent (hereinafter referred to as a raw material compound (B)) containing at least a compound having three or more unsaturated bonds. It is a substantially spherical three-dimensional structure formed by combining (sometimes abbreviated).
Examples of compounds having three or more unsaturated bonds include 1,3,5-triacryloylhexahydro-1,3,5-triazine, di (trimethylolpropane) tetraacrylate, glycerol propoxylate triacrylate, and dipentaerythritol. Hexaacrylate, dipentaerythritol pentaacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, pentaerythritol triacrylate, trimethylolpropane ethoxylate triacrylate, trimethylolpropane propoxylate triacrylate, trimethylolpropane triacrylate, trimethylolpropane trimethacrylate, tris [2 -(Acryloyloxy) ethyl] isocyanurate, 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazine-2 4,6 (1H, 3H, 5H) - trione, monomers such as 2,4,6 Toriarirokishi-1,3,5-triazine; is one or more of the monomers are polymerized oligomer or polymer can be exemplified.
The compound which has three or more unsaturated bonds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
前記架橋剤は、さらに、二つの不飽和結合を有する化合物を含んでいても良い。
二つの不飽和結合を有する化合物としては、１，３−ブタンジオールジアクリレート、１，３−ブタンジオールジメタクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールエトキシレートジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールプロポキシレートジアクリレート、１，６−ヘキサンジイルビス［オキシ（２−ヒドロキシー３，１−プロパンジイル）］ビスアクリレート、３−（アクリロイロキシ）−２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロピル３−ヒドロキシ−２，２−ジメチルプロピオネートジアクリレート、ビス［２−（メタクリロイロキシ）エチル］ホスファート、ビスフェノールＡプロポキシレートジアクリレート、ジウレタンジメタクリレート、グリセロール１，３−ジグリセロレートジアクリレート、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレートビス［６−（アクリロイロキシ）ヘキサノエート］、Ｎ，Ｎ’−（１，２−ジヒドロキシエチレン）ビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’―エチレンビス（アクリルアミド）、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールプロポキシレートジアクリレート、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、ポリ（プロピレングリコール）ジアクリレート、ポリ（プロピレングリコール）ジメタクリレート、プロピレングリコールグリセロレートジアクリレート、トリ（プロピレングリコール）ジアクリレート、トリ（プロピレングリコール）グリセロレートジアクリレート、トリメチロールプロパンエトキシレートメチルエーテルジアクリレート、２，２’，６，６’−テトラブロモビスフェノールＡジアリルエーテル、２，２’−ジアリルビスフェノールＡ、アリルエーテル、ジアリルカーボネート、マレイン酸ジアリル、ジアリルスクシネート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル等のモノマー；一種以上の前記モノマーが重合したオリゴマー又はポリマーが例示できる。
The cross-linking agent may further contain a compound having two unsaturated bonds.
Examples of the compound having two unsaturated bonds include 1,3-butanediol diacrylate, 1,3-butanediol dimethacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol dimethacrylate, 1,6 -Hexanediol diacrylate, 1,6-hexanediol dimethacrylate, 1,6-hexanediol ethoxylate diacrylate, 1,6-hexanediol propoxylate diacrylate, 1,6-hexanediylbis [oxy (2-hydroxy- 3,1-propanediyl)] bisacrylate, 3- (acryloyloxy) -2-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxy-2,2-dimethylpropyl 3-hydroxy-2,2-dimethylpropionate diacrylate, bis [ 2- (Meta Liloyloxy) ethyl] phosphate, bisphenol A propoxylate diacrylate, diurethane dimethacrylate, glycerol 1,3-diglycerolate diacrylate, hydroxypivalyl hydroxypivalate bis [6- (acryloyloxy) hexanoate], N, N'- (1,2-dihydroxyethylene) bisacrylamide, N, N′-ethylenebis (acrylamide), neopentyl glycol diacrylate, neopentyl glycol propoxylate diacrylate, pentaerythritol diacrylate monostearate, poly (propylene glycol) di Acrylate, poly (propylene glycol) dimethacrylate, propylene glycol glycerolate diacrylate, tri (propylene glycol) di Acrylate, tri (propylene glycol) glycerolate diacrylate, trimethylolpropane ethoxylate methyl ether diacrylate, 2,2 ', 6,6'-tetrabromobisphenol A diallyl ether, 2,2'-diallyl bisphenol A, allyl ether And monomers such as diallyl carbonate, diallyl maleate, diallyl succinate, and trimethylolpropane diallyl ether; oligomers or polymers obtained by polymerizing one or more of the above monomers.
また、二つの不飽和結合を有する化合物としては、重合性不飽和二重結合を有するシラン化合物（以下、「シラン化合物」と略記することがある）も例示できる。該シラン化合物は、構造体（Ｂ）の機械的強度を向上させることができる点で好ましいものである。
前記シラン化合物としては、例えば、３−（アクリロイルオキシ）プロパントリメトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロパントリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、テトラメチル−１，３−ジビニルジシロキサン、ジアリルジメチルシラン、２，４，６，８−テトラメチル−２，４，６，８−テトラビニルシクロテトラシロキサン等のモノマー；一種以上の前記モノマーが重合したオリゴマー又はポリマーが例示できる。
Examples of the compound having two unsaturated bonds include a silane compound having a polymerizable unsaturated double bond (hereinafter sometimes abbreviated as “silane compound”). The silane compound is preferable in that the mechanical strength of the structure (B) can be improved.
Examples of the silane compound include 3- (acryloyloxy) propanetrimethoxysilane, 3- (methacryloyloxy) propanetrimethoxysilane, allyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and tetramethyl-1,3-divinyldisiloxane. And monomers such as diallyldimethylsilane, 2,4,6,8-tetramethyl-2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane; oligomers or polymers obtained by polymerizing one or more of the above monomers.
二つの不飽和結合を有する化合物は、一種を単独で使用しても良いし、二種以上を併用しても良い。 The compound which has two unsaturated bonds may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
粒子形態である貴金属もしくは遷移金属、あるいはこれらの酸化物又は窒化物などの無機物質によりあらかじめ修飾することで、構造体（Ａ）及び構造体（Ｂ）の結合体の核形成を促進することも出来る。 It is also possible to promote the nucleation of the structure (A) and the combination of the structure (B) by modifying in advance with an inorganic substance such as a noble metal or transition metal in the form of particles, or an oxide or nitride thereof. I can do it.
前記架橋剤は、三つ以上の不飽和結合を有する化合物及び二つの不飽和結合を有する化合物以外に、その他の化合物を含んでいても良いが、含んでいないことが好ましい。 The cross-linking agent may contain other compounds in addition to the compound having three or more unsaturated bonds and the compound having two unsaturated bonds, but it is preferable not to contain them.
構造体（Ｂ）は、略球状の三次元構造体であり、その表面には構造体（Ａ）が結合して層構造をなしている。ここで、構造体（Ｂ）及び構造体（Ａ）の結合は、共有結合でも良いし、非共有結合でも良い。非共有結合としては、水素結合、イオン結合、双極子相互作用による結合、ファンデルワールス力による結合が例示できる。 The structure (B) is a substantially spherical three-dimensional structure, and the structure (A) is bonded to the surface to form a layer structure. Here, the bond between the structure (B) and the structure (A) may be a covalent bond or a non-covalent bond. Examples of the non-covalent bond include a hydrogen bond, an ionic bond, a bond by dipole interaction, and a bond by van der Waals force.
構造体（Ｂ）は、構造体（Ａ）と結合して、構造体（Ａ）由来の表面層を有する粒子を形成するが、この粒子同士がさらに結合することで連続体を形成していることが好ましい。このような粒子の連続体において、その架橋密度や粒子間結合強度を調整することで、リチウムイオン伝導性材料の強度や可撓性も適宜調整できる。
また、前記粒子は、表面にリチウムイオン配位部位及び／又はリチウムイオン反発部位を有しており、このような構造をとることにより、リチウムイオン伝導性材料の機械的強度が向上し、かつ効率的にリチウムイオンが伝導される。
The structure (B) is bonded to the structure (A) to form particles having a surface layer derived from the structure (A). The particles are further bonded to form a continuous body. It is preferable. In such a continuum of particles, the strength and flexibility of the lithium ion conductive material can be appropriately adjusted by adjusting the crosslink density and the bond strength between particles.
Further, the particles have a lithium ion coordination site and / or a lithium ion repulsion site on the surface. By taking such a structure, the mechanical strength of the lithium ion conductive material is improved and the efficiency is improved. Lithium ions are conducted.
前記粒子は、例えば、構造体（Ｂ）に含まれる結合性官能基の種類が多いほど、粒子径が大きくなる傾向がある。さらに、構造体（Ｂ）の分子内における結合性官能基の鎖長が長いほど、粒子径が大きくなる傾向がある。 For example, the particle diameter tends to increase as the number of types of binding functional groups contained in the structure (B) increases. Furthermore, the particle diameter tends to increase as the chain length of the binding functional group in the molecule of the structure (B) increases.
前記粒子の連続体は、前記粒子同士が結合することによって形成されたものである。ここで、「結合」とは、上記の構造体（Ｂ）及び構造体（Ａ）の結合と同様である。
前記粒子の連続体が形成され易いのは、例えば、後述するリチウムイオン伝導性材料の製造方法において、リチウムイオン伝導性材料を形成するための組成物を硬化させるに際し、紫外線（ＵＶ）硬化及び／又は熱硬化を長時間行った場合や、低温で行った場合である。
The particle continuum is formed by bonding the particles together. Here, the “bond” is the same as the bond between the structure (B) and the structure (A).
The continuum of particles is likely to be formed, for example, in the method for producing a lithium ion conductive material described later, when the composition for forming the lithium ion conductive material is cured, ultraviolet (UV) curing and / or Or it is a case where thermosetting is performed for a long time, or when it is performed at low temperature.
前記粒子は球状粒子であることが好ましいが、不定形粒子であっても良い。ここで「不定形粒子」とは、外形が曲面のみで構成されておらず、一部又は全部に角のある箇所を有する粒子のことを指す。 The particles are preferably spherical particles, but may be irregular particles. Here, the term “indefinite particle” refers to a particle whose outer shape is not composed of only a curved surface and has a part with a corner in part or in whole.
前記粒子の平均粒子径は、１〜５００ｎｍであることが好ましい。下限値以上とすることで、均一層とは異なる状態となり、より効率的にリチウムイオンを伝導できる。また、上限値以下とすることで、リチウムイオン伝導を担う粒子の合計の表面積が大きくなり、より高い伝導度が得られ、さらに、粒子の間隙が大きくなり過ぎないことにより、強度がより向上する。このように、平均粒子径の範囲を上記範囲とすることにより、十分な強度を確保しつつ、伝導経路を十分に確保できる。 The average particle diameter of the particles is preferably 1 to 500 nm. By setting it to the lower limit value or more, it becomes a state different from the uniform layer, and lithium ions can be conducted more efficiently. In addition, by making the upper limit value or less, the total surface area of the particles responsible for lithium ion conduction is increased, higher conductivity is obtained, and further, the strength is further improved because the gap between the particles does not become too large. . Thus, by setting the range of the average particle diameter within the above range, a sufficient conduction path can be secured while securing a sufficient strength.
前記粒子の粒子径は、使用する原料の構造、分子量又は濃度、あるいは溶媒の種類、反応温度等の条件を調整することで制御できる。
また、粒子径は、例えば、電界放射形走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）等の電子顕微鏡写真から直接求めることもできるが、小角Ｘ線散乱等の手段によって求めることもできる。
The particle diameter of the particles can be controlled by adjusting conditions such as the structure, molecular weight or concentration of the raw material used, the type of solvent, and the reaction temperature.
The particle diameter can be determined directly from an electron micrograph such as a field emission scanning electron microscope (FE-SEM), but can also be determined by means such as small angle X-ray scattering.
また、構造体（Ａ）が構造体（Ｂ）に結合して形成している層構造（構造体（Ａ）由来の層構造）の厚さは、１〜３０００ｎｍであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the thickness of the layer structure (layer structure derived from the structure (A)) formed by bonding the structure (A) to the structure (B) is 1 to 3000 nm.
前記粒子は、粒子径には分布があっても良い。すなわち、均一な粒子径の粒子の連続体であっても良いし、不均一な粒子径の粒子の連続体であっても良い。ここで、粒子径が均一であると、粒子径にもよるが、幾何学的に間隙ができ易く、より高い伝導度を発現できることがある。一方、粒子径が不均一であると、密なパッキングが可能であり、電解質の強度がより向上する。したがって、使用状況に応じて粒子径分布を選択することが好ましい。 The particles may have a distribution in particle diameter. That is, it may be a continuum of particles having a uniform particle size or a continuum of particles having a non-uniform particle size. Here, when the particle diameter is uniform, although depending on the particle diameter, a gap is easily formed geometrically, and higher conductivity may be exhibited. On the other hand, when the particle diameter is not uniform, dense packing is possible, and the strength of the electrolyte is further improved. Therefore, it is preferable to select the particle size distribution according to the usage situation.
前記粒子は、リチウムイオン伝導性材料の一次粒子の表面に、さらに該一次粒子とは異なる成分の二次粒子が存在する複合粒子であっても良い。また、前記複合粒子の表面及び／又は内部には、リチウムイオン伝導路が形成されていることが好ましい。 The particles may be composite particles in which secondary particles of components different from the primary particles are present on the surface of the primary particles of the lithium ion conductive material. Moreover, it is preferable that a lithium ion conduction path is formed on the surface and / or inside of the composite particle.
構造体（Ａ）の鎖状高分子によって構成される空隙部を有する層の表面及び／又は内部には、リチウムイオン伝導路が形成されていることが好ましい。このように、前記複合粒子が互いに結合した粒子の連続体構造とすることにより、本発明の一層優れた効果が得られる。 It is preferable that a lithium ion conduction path is formed on the surface and / or inside of the layer having voids constituted by the chain polymer of the structure (A). In this way, by providing a continuous structure of particles in which the composite particles are bonded to each other, the further excellent effect of the present invention can be obtained.
前記粒子が複合粒子である場合、一次粒子の平均粒子径は、１〜３００ｎｍであることが好ましい。 When the particles are composite particles, the average particle diameter of the primary particles is preferably 1 to 300 nm.
前記複合粒子は、後述するリチウムイオン伝導性材料の製造方法において、リチウムイオン伝導性材料を形成するための組成物を硬化させるに際し、硬化条件を漸次変化させることによって形成できる。具体的には、まずＵＶ硬化で仮硬化を行った後で、熱硬化を行う際の温度を徐々に昇温させる方法が挙げられる。該昇温の方法としては、例えば、−７０℃から３０℃へ２４時間で昇温させる方法が例示できる。
一方、ＵＶ硬化を行わず、一定温度で熱硬化のみを行うことによって、均一な一次粒子を形成することができる。この場合の熱硬化の条件としては、温度を０℃で一定に保って２４時間反応させる条件が例示できる。
The composite particles can be formed by gradually changing the curing conditions when the composition for forming the lithium ion conductive material is cured in the method for producing a lithium ion conductive material described later. Specifically, there is a method in which, after first performing temporary curing by UV curing, the temperature when performing thermal curing is gradually raised. Examples of the temperature raising method include a method of raising the temperature from -70 ° C. to 30 ° C. in 24 hours.
On the other hand, uniform primary particles can be formed by performing only heat curing at a constant temperature without performing UV curing. An example of the thermosetting condition in this case is a condition in which the reaction is performed for 24 hours while keeping the temperature constant at 0 ° C.
前記複合粒子において、前記一次粒子の粒子径は、１〜１０００ｎｍであることが好ましく、構造体（Ａ）由来の層構造の厚さは、１〜５０００ｎｍであることが好ましい。このような範囲とすることで、粒子間により適切な相互作用が生じるようになり、有効なイオン伝導経路が一層形成され易くなる。
また、構造体（Ａ）においては、これを構成する原料化合物（Ａ）のうち、結合性官能基を一つのみ有するものが５０質量％以上であることが好ましい。このような範囲とすることで、構造体（Ａ）のリチウムイオン伝導を担う分子鎖が剛直になったり、短くなったりするのを防止する一層優れた効果が得られ、リチウムイオンがより効率的に伝導される。
また、構造体（Ｂ）においては、これを構成する原料化合物（Ｂ）のうち、三つ以上の結合性官能基を有するものが３０質量％以上であることが好ましい。このような範囲とすることで、構造体（Ｂ）が粒子状構造をより形成し易くなり、電解質の強度が一層向上するとともに、有効なリチウムイオン伝導経路が一層容易に形成される。
また、構造体（Ａ）においては、例えば、不飽和二重結合を有する分子鎖が一分子中に二つ以上含まれている場合、前記不飽和二重結合を有する分子鎖が、共通して結合している分岐開始原子から炭素原子三つ以上を介した距離だけ、前記不飽和二重結合が離れていることが好ましい。そして、不飽和二重結合を有する分子鎖は、ヘテロ原子を有することが好ましい。このような構造とすることで、分子鎖が柔軟に動き、リチウムイオンがより効率的に伝導される。
In the composite particles, the particle diameter of the primary particles is preferably 1 to 1000 nm, and the thickness of the layer structure derived from the structure (A) is preferably 1 to 5000 nm. By setting it as such a range, a more suitable interaction will arise between particle | grains and it will become easier to form an effective ion conduction path | route.
In addition, in the structure (A), it is preferable that 50% by mass or more of the raw material compound (A) constituting the structure has only one binding functional group. By setting it in such a range, a more excellent effect of preventing the molecular chain responsible for lithium ion conduction of the structure (A) from becoming stiff or short can be obtained, and lithium ions are more efficient. Conducted by
Moreover, in a structure (B), it is preferable that what has three or more binding functional groups among the raw material compounds (B) which comprise this is 30 mass% or more. By setting it as such a range, it becomes easier for the structure (B) to form a particulate structure, the strength of the electrolyte is further improved, and an effective lithium ion conduction path is more easily formed.
In the structure (A), for example, when two or more molecular chains having an unsaturated double bond are contained in one molecule, the molecular chain having the unsaturated double bond is commonly used. The unsaturated double bond is preferably separated from the bonded branch start atom by a distance of three or more carbon atoms. And it is preferable that the molecular chain which has an unsaturated double bond has a hetero atom. With such a structure, the molecular chain moves flexibly and lithium ions are more efficiently conducted.
前記複合粒子の構造は、例えば、後述する金属−酸素結合数等によって調整でき、さらに、リチウムイオン伝導性材料を形成するための前記組成物の熱硬化時の温度を制御することによっても調整できる。例えば、熱硬化時の温度を低温に制御して（０℃〜１０℃）、長時間硬化反応させることによって粒子径を小さくできる。熱硬化時の温度を低温にするほど、粒子径を小さくでき、粒子の連続体は密になり、構造体（Ｂ）、又は構造体（Ａ）及び構造体（Ｂ）の結合体は硬くなる。 The structure of the composite particles can be adjusted by, for example, the number of metal-oxygen bonds described later, and can also be adjusted by controlling the temperature at the time of thermosetting the composition for forming a lithium ion conductive material. . For example, the particle diameter can be reduced by controlling the temperature at the time of thermosetting to a low temperature (0 ° C. to 10 ° C.) and causing a long curing reaction. The lower the temperature at the time of thermosetting, the smaller the particle diameter, the denser the particle continuum, and the harder the structure (B) or the combination of the structure (A) and the structure (B). .
前記リチウムイオン伝導路は、リチウムイオン伝導性材料を形成するための前記組成物の熱硬化の温度を制御することによって、所望の大きさに調整できる。通常、熱硬化開始剤として、１０時間半減期温度が５０℃以下のものを使用して、熱硬化温度を室温から６０℃以下の温度まで、１２時間以上かけて段階的に昇温することによって、一次粒子の平均粒子径が１〜３００ｎｍ、前記層構造の平均厚さが１〜３０００ｎｍである粒子の連続体が得られ易い傾向がある。この時、粒子間隙（粒子同士の隙間）が１〜１００ｎｍとなり、分子層内部の間隙だけでなく、分子層表面（粒子同士の隙間）を効率的にリチウムイオンが伝導し得る。 The lithium ion conduction path can be adjusted to a desired size by controlling the temperature of thermosetting of the composition for forming a lithium ion conductive material. Usually, by using a thermosetting initiator having a 10-hour half-life temperature of 50 ° C. or less and gradually increasing the thermosetting temperature from room temperature to 60 ° C. over 12 hours or more. There is a tendency that a continuum of particles having an average primary particle diameter of 1 to 300 nm and an average thickness of the layer structure of 1 to 3000 nm is easily obtained. At this time, the particle gap (gap between particles) becomes 1 to 100 nm, and lithium ions can efficiently conduct not only the gap inside the molecular layer but also the surface of the molecular layer (gap between particles).
構造体（Ｂ）は、一種のみでも良いし、二種以上でも良く、二種以上である場合には、その組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択すれば良い。 The structure (B) may be only one type, or two or more types, and in the case of two or more types, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.
＜リチウムイオン電解質（Ｃ）＞
本発明のリチウムイオンイオン伝導性材料において、リチウムイオン電解質（Ｃ）は、構造体（Ａ）由来の層構造の空隙部に含まれる。
リチウムイオン電解質（Ｃ）としては、リチウムイオン電池で使用される公知の電解質が挙げられ、好ましいものとして具体的には、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、六フッ化リン酸リチウム、六フッ化ひ酸リチウム、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ヘキサメチルジシラザンリチウム、１，１，２，２，３，３−ヘキサフルオロプロパン−１，３−ジスルホンイミドリチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、ステアリン酸リチウム等が例示できる。
リチウムイオン電解質（Ｃ）は、一種を単独で使用しても良いし、二種以上を併用しても良い。
<Lithium ion electrolyte (C)>
In the lithium ion ion conductive material of the present invention, the lithium ion electrolyte (C) is contained in the void portion of the layer structure derived from the structure (A).
Examples of the lithium ion electrolyte (C) include known electrolytes used in lithium ion batteries. Specific examples of preferable lithium ion electrolytes include lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, lithium hexafluorophosphate, and hexafluoride. Lithium arsenate, lithium perchlorate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium hexamethyldisilazane, lithium 1,1,2,2,3,3-hexafluoropropane-1,3-disulfonimide, lithium tetrafluoroborate And lithium stearate.
A lithium ion electrolyte (C) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
＜金属−酸素結合型構造体（Ｄ）＞
本発明のリチウムイオンイオン伝導性材料は、構造体（Ａ）及び／又は構造体（Ｂ）が、下記一般式（Ｉ）で表される金属−酸素結合による架橋構造を含む金属−酸素結合型構造体（Ｄ）（以下、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）と略記することがある）を重合成分として含むものが好ましい。すなわち、構造体（Ａ）及び／又は構造体（Ｂ）が、これらを構成する必須成分である前記原料化合物（Ａ）及び／又は（Ｂ）と共に、さらに、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）が重合して形成されたものであることが好ましい。金属−酸素結合型構造体（Ｄ）をさらに重合させることによって、構造体（Ｂ）の構造的強度、構造体（Ａ）及び構造体（Ｂ）の前記結合体の構造的強度並びにイオン伝導性をより高めることができる。
<Metal-oxygen bond structure (D)>
The lithium ion ion conductive material of the present invention is a metal-oxygen bond type in which the structure (A) and / or the structure (B) includes a crosslinked structure by a metal-oxygen bond represented by the following general formula (I). Those containing the structure (D) (hereinafter sometimes abbreviated as metal-oxygen bond structure (D)) as a polymerization component are preferred. That is, the structure (A) and / or the structure (B), together with the raw material compounds (A) and / or (B) which are essential components constituting them, are further combined with a metal-oxygen bonded structure (D ) Is preferably formed by polymerization. By further polymerizing the metal-oxygen bond type structure (D), the structural strength of the structure (B), the structural strength of the structure (A) and the structure (B), and the ionic conductivity. Can be further enhanced.
式中、Ｒ１は、炭素数１〜１００の二価の炭化水素基若しくはアルキレンオキシド又は酸素原子である。前記炭化水素基及びアルキレンオキシドにおいて、炭素数が１００より多くなると架橋が不十分となり、リチウムイオン伝導性材料の耐膨潤性、耐熱性が不十分となる。
Ｒ１の二価の炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでも良く、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基のいずれでも良いが、直鎖状であることが好ましい。Ｒ１のアルキレンオキシドは、直鎖状、分岐鎖状及び環状のいずれでも良いが、直鎖状であることが好ましい。
In the formula, R 1 is a C 1-100 divalent hydrocarbon group, alkylene oxide, or oxygen atom. In the hydrocarbon group and alkylene oxide, when the number of carbon atoms exceeds 100, crosslinking is insufficient, and the lithium ion conductive material has insufficient swelling resistance and heat resistance.
The divalent hydrocarbon group for R 1 may be linear, branched or cyclic, and may be either an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, but is preferably linear. . The alkylene oxide of R 1 may be linear, branched or cyclic, but is preferably linear.
前記脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基及び不飽和脂肪族炭化水素基のいずれでも良いが、飽和脂肪族炭化水素基であることが好ましく、直鎖状の飽和脂肪族炭化水素基であることがより好ましい。
前記脂肪族炭化水素基は、炭素数が１〜２０であることが好ましく、１〜１０であることがより好ましい。
前記脂肪族炭化水素基の特に好ましいものとしては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基等が例示できる。
The aliphatic hydrocarbon group may be either a saturated aliphatic hydrocarbon group or an unsaturated aliphatic hydrocarbon group, but is preferably a saturated aliphatic hydrocarbon group, and a linear saturated aliphatic hydrocarbon group It is more preferable that
The aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 20 carbon atoms, and more preferably 1 to 10 carbon atoms.
Particularly preferable examples of the aliphatic hydrocarbon group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, a hexylene group, a heptylene group, an octylene group, a nonylene group, and a decylene group.
前記芳香族炭化水素基は、単環式及び多環式のいずれでも良いが、単環式であることが好ましく、フェニレン基が特に好ましい。 The aromatic hydrocarbon group may be monocyclic or polycyclic, but is preferably monocyclic, and particularly preferably a phenylene group.
また、Ｒ１の二価の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基が結合した２価の基でも良く、このようなものとしては、芳香族炭化水素の二個の水素原子が２価の脂肪族炭化水素基で置換された二価の基が好ましい。ここで、脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基としては、上記で説明したものの中から、炭素数の総数が１００以下となる組み合わせを選択すれば良い。好ましいものとして具体的には、ベンゼンの１位及び４位の水素原子がアルキレン基で置換されたものが例示でき、該アルキレン基としては、炭素数が１〜５であるものが好ましく、炭素数が１〜３であるものがより好ましく、エチレン基が特に好ましい。 Further, the divalent hydrocarbon group of R 1 may be a divalent group in which an aliphatic hydrocarbon group and an aromatic hydrocarbon group are bonded. Examples of such a group include two hydrogen atoms of an aromatic hydrocarbon. A divalent group in which an atom is substituted with a divalent aliphatic hydrocarbon group is preferred. Here, as the aliphatic hydrocarbon group and the aromatic hydrocarbon group, a combination in which the total number of carbon atoms is 100 or less may be selected from those described above. Preferable examples include those in which the hydrogen atoms at the 1-position and 4-position of benzene are substituted with an alkylene group, and the alkylene group preferably has 1 to 5 carbon atoms. Is more preferably 1 to 3, and particularly preferably an ethylene group.
Ｒ１は、ヘテロ原子を有していても良い。ここで、「ヘテロ原子を有する」とは、Ｒ１の少なくとも一つの水素原子又は炭素原子が、ヘテロ原子又はヘテロ原子を有する基で置換されていることを指す。また、ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が例示できる。なかでも、Ｒ１の少なくとも一つの炭素原子が、酸素原子（−Ｏ−）、エステル結合（−Ｃ（＝Ｏ）−Ｏ−）、アミド結合（−ＮＨ−Ｃ（＝Ｏ）−）で置換されたものは、これらの結合形成の容易性、構造体の柔軟性、原料の入手容易性の観点から好ましい。特に飽和脂肪族炭化水素基の炭素原子が酸素原子（−Ｏ−）で置換されたアルキレンオキシドはイオン伝導性の観点から好ましい。 R 1 may have a hetero atom. Here, “having a hetero atom” means that at least one hydrogen atom or carbon atom of R 1 is substituted with a hetero atom or a group having a hetero atom. Moreover, as a hetero atom, an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, etc. can be illustrated. Among them, at least one carbon atom of R 1 is substituted with an oxygen atom (—O—), an ester bond (—C (═O) —O—), or an amide bond (—NH—C (═O) —). These are preferable from the viewpoints of the ease of forming these bonds, the flexibility of the structure, and the availability of raw materials. In particular, an alkylene oxide in which a carbon atom of a saturated aliphatic hydrocarbon group is substituted with an oxygen atom (—O—) is preferable from the viewpoint of ion conductivity.
上記のなかでもＲ１としては、耐酸性が高く、極めて安定であることから、アルキレンオキシドが好ましい。さらに、屈曲可能な構造であるため、リチウムイオン伝導性材料に適度な柔軟性を付与でき、緻密性なども調整できることから、直鎖状のアルキレンオキシドであることが特に好ましい。これらのイオン伝導性、柔軟性、緻密性等は、アルキレンオキシドの分子長で調整できる。 Among the above, R 1 is preferably alkylene oxide because it has high acid resistance and is extremely stable. Furthermore, since it is a bendable structure, it is possible to impart appropriate flexibility to the lithium ion conductive material and to adjust the denseness and the like, and therefore, a linear alkylene oxide is particularly preferable. These ion conductivity, flexibility, denseness, and the like can be adjusted by the molecular length of the alkylene oxide.
式中、Ｍは、それぞれ独立にケイ素原子、チタン原子、アルミニウム原子、バナジウム原子、ジルコニウム原子、スズ原子又はクロム原子であり、ケイ素原子であることが好ましい。 In the formula, each M is independently a silicon atom, a titanium atom, an aluminum atom, a vanadium atom, a zirconium atom, a tin atom, or a chromium atom, and is preferably a silicon atom.
式中、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７は、それぞれ独立に水素原子、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、フェニル基、アセトナート基、アセチルアセトナート基、アセテート基、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基、アリル基、水酸基又は式「−Ｏ−Ｍ−」で表される基であり、少なくとも一つはメトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシキ基、イソプロポキシキ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、ビニル基、アリル基、水酸基又は式「−Ｏ−Ｍ−」で表される基である。ここで、Ｒ２〜Ｒ７のいずれかが、式「−Ｏ−Ｍ−」で表される基である場合には、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）が、他の金属−酸素結合型構造体（Ｄ）と結合していることを示す。 In the formula, R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each independently a hydrogen atom, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, phenyl group, acetonate group, acetylacetonate group, acetate group, methoxy group, ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec- A butoxy group, a tert-butoxy group, an acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, a vinyl group, an allyl group, a hydroxyl group or a group represented by the formula “—OM—”, at least one of which is a methoxy group, an ethoxy group, n-propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, sec-butoxy group, tert-butoxy group, a A acryloyloxy group, a methacryloyloxy group, a vinyl group, an allyl group, a hydroxyl group or a group represented by the formula “—OM—”. Here, when any one of R 2 to R 7 is a group represented by the formula “—OM—”, the metal-oxygen bond structure (D) is another metal-oxygen bond. It shows that it is combined with the mold structure (D).
式中、ｎ２、ｎ３、ｎ４及びｎ５は、Ｍに結合しているＲ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５の数をそれぞれ示し、０又は１である。そして、「ｎ２＋ｎ３＋２」及び「ｎ４＋ｎ５＋２」はＭの原子価に一致する。すなわち、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ６の総数は、これらが結合しているＭの原子価と同じであり、Ｒ１、Ｒ４、Ｒ５及びＲ７の総数は、これらが結合しているＭの原子価と同じである。例えば、Ｍがケイ素原子である場合、これに結合しているＲ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ６の総数は４である（Ｒ２及びＲ３の総数は２である）。このように、Ｍの種類によっては、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５のいずれかは存在しない。 In the formula, n 2 , n 3 , n 4 and n 5 represent the number of R 2 , R 3 , R 4 and R 5 bonded to M, and are 0 or 1, respectively. “N 2 + n 3 +2” and “n 4 + n 5 +2” correspond to the valence of M. That is, the total number of R 1 , R 2 , R 3 and R 6 is the same as the valence of M to which they are bonded, and the total number of R 1 , R 4 , R 5 and R 7 is It is the same as the valence of M. For example, when M is a silicon atom, the total number of R 1 , R 2 , R 3 and R 6 bonded thereto is 4 (the total number of R 2 and R 3 is 2). Thus, depending on the type of M, any of R 2 , R 3 , R 4 and R 5 does not exist.
式中、ｍ１は、０以上の整数である。
ｍ１が２以上である場合には、複数のＭはそれぞれ互いに同一でも異なっていても良い。
また、ｍ１が２以上である場合には、複数のＲ１はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良く、同様に、複数のＲ２及びＲ３も、それぞれ互いに同一でも異なっていても良い。この場合、例えば、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）は、Ｒ１として炭素数１〜１００の二価の炭化水素基と酸素原子とを両方含むものであっても良く、このようなものとして、一般式「−Ｍ−Ｒ１’−Ｍ−Ｏ−（式中、Ｒ１’は炭素数１〜１００の二価の炭化水素基を表す）」で表される繰り返しの基本骨格を有するものが例示できる。
また、ｍ１が２以上である場合には、複数のｎ２はそれぞれ互いに同一でも異なっていても良く、同様に、複数のｎ３もそれぞれ互いに同一でも異なっていても良い。
In the formula, m 1 is an integer of 0 or more.
When m 1 is 2 or more, the plurality of M may be the same as or different from each other.
When m 1 is 2 or more, the plurality of R 1 may be the same or different from each other, and similarly, the plurality of R 2 and R 3 may be the same or different from each other. In this case, for example, the metal-oxygen bond type structure (D) may contain both a divalent hydrocarbon group having 1 to 100 carbon atoms and an oxygen atom as R 1. As having a repeating basic skeleton represented by the general formula “—M—R 1 ′ —M—O— (wherein R 1 ′ represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 100 carbon atoms)”. The thing can be illustrated.
When m 1 is 2 or more, the plurality of n 2 may be the same as or different from each other, and similarly, the plurality of n 3 may be the same as or different from each other.
金属−酸素結合型構造体（Ｄ）は、例えば、Ｒ１が酸素原子（Ｏ）であり、且つＲ２〜Ｒ７が「−Ｏ−Ｍ−」である場合のように、無機化合物の場合もあれば、有機化合物を複合した有機無機複合体の場合もある。有機化合物を複合する場合は、無機物が有する耐熱性と、有機物が有する柔軟性とを両方兼ね備えたリチウムイオン伝導性材料を形成できる。このような化合物を使用する場合には、架橋構造間の分子構造設計により、イオン伝導性や柔軟性をはじめとする各膜物性の調整が可能である。 When the metal-oxygen bond structure (D) is an inorganic compound, for example, when R 1 is an oxygen atom (O) and R 2 to R 7 are “—OM-”. There is also a case of an organic-inorganic composite in which an organic compound is combined. When an organic compound is combined, a lithium ion conductive material having both the heat resistance of the inorganic material and the flexibility of the organic material can be formed. When such a compound is used, the physical properties of each film including ion conductivity and flexibility can be adjusted by designing the molecular structure between the crosslinked structures.
金属−酸素結合型構造体（Ｄ）のうち、例えば、Ｍがケイ素原子であるケイ素−酸素結合型構造体や、これを形成するための架橋性の原料化合物は、そのまま市販されているものもあり、さらに、不飽和結合を有するものは、対応するシリル化合物のヒドロシリル化反応により合成でき、水酸基やアミノ基等を有するものも同様に合成できる。 Among the metal-oxygen bonded structures (D), for example, silicon-oxygen bonded structures where M is a silicon atom, and crosslinkable raw material compounds for forming the same are commercially available as they are. Furthermore, those having an unsaturated bond can be synthesized by hydrosilylation reaction of the corresponding silyl compound, and those having a hydroxyl group, an amino group, etc. can be synthesized in the same manner.
金属−酸素結合型構造体（Ｄ）の好ましいものとして、具体的には、ビス（トリエトキシシリル）メタン、１，２−ビス（トリメトキシシリル）エタン、１，２−ビス（トリエトキシシリル）エタン、１，６−ビス（トリエトキシシリル）ヘキサン、１，８−ビス（トリエトキシシリル）オクタン、１，８−ビス（ジエトキシメチルシリル）オクタン、１，８−ビス（エチルジメトキシシリル）オクタン、１，８−ビス（エトキシジメチルシリル）オクタン、１，９−ビス（トリエトキシシリル）ノナン、１，４−ビス（トリエトキシシリル）ベンゼン、１，４−ビス（トリメトキシシリルメチル）ベンゼン、ビス（トリメトキシシリルエチル）ベンゼン、３−（アクリロイルオキシ）プロパントリメトキシシラン、３−（メタクリロイルオキシ）プロパントリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン及びｎ−ブチルトリメトキシシラン、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラエトキシド、アルミニウムテトライソプロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリエトキシド、バナジウムオキシトリエトキシド、バナジウムトリイソプロポキシド、ジルコニウムテトラエトキシド、ジルコニウムエトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラブトキシスズ等の金属アルコキシドが加水分解されたモノマーが重縮合した重縮合体が例示できる。そして、上記の金属アルコキシドのうち、前記一般式（Ｉ）で表されるものをそのまま金属−酸素結合型構造体（Ｄ）として使用しても良い。
また、スズジアセテート、クロムアセチルアセトナート、クロムアセテートヒドロキシド、前記金属アルコキシドのアルコキシ基が他のアルコキシ基で置換されたものも、金属アルコキシドと同様に使用できる。
Preferable examples of the metal-oxygen bond structure (D) include bis (triethoxysilyl) methane, 1,2-bis (trimethoxysilyl) ethane, and 1,2-bis (triethoxysilyl). Ethane, 1,6-bis (triethoxysilyl) hexane, 1,8-bis (triethoxysilyl) octane, 1,8-bis (diethoxymethylsilyl) octane, 1,8-bis (ethyldimethoxysilyl) octane 1,8-bis (ethoxydimethylsilyl) octane, 1,9-bis (triethoxysilyl) nonane, 1,4-bis (triethoxysilyl) benzene, 1,4-bis (trimethoxysilylmethyl) benzene, Bis (trimethoxysilylethyl) benzene, 3- (acryloyloxy) propanetrimethoxysilane, 3- (methacryloylio) Ii) propanetrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, allyltrimethoxysilane, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetrabutoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyl Triethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane and n-butyltrimethoxysilane, titanium tetraisopropoxide, titanium tetra Ethoxide, Aluminum tetraisopropoxide, Aluminum triisopropoxide, Aluminum triethoxide, Vanadium oxytriethoxide De, vanadium triisopropoxide, zirconium tetraethoxide, zirconium ethoxide, zirconium tetrapropoxide, polycondensates monomers metal alkoxides such as tetra butoxy tin is hydrolyzed polycondensation can be exemplified. And among said metal alkoxide, you may use what is represented by the said general formula (I) as a metal-oxygen bond type structure (D) as it is.
Further, tin diacetate, chromium acetylacetonate, chromium acetate hydroxide, and those in which the alkoxy group of the metal alkoxide is substituted with another alkoxy group can be used in the same manner as the metal alkoxide.
さらに、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）の好ましいものとしては、ケイ酸や、少なくとも一つの水酸基が塩を形成しているケイ酸塩をモノマーとして重縮合したものも例示できる。
前記ケイ酸塩としては、ケイ酸のアルカリ金属塩が例示でき、ケイ酸リチウムが好ましい。
Furthermore, preferable examples of the metal-oxygen bond type structure (D) include those obtained by polycondensation using silicic acid or a silicate in which at least one hydroxyl group forms a salt as a monomer.
Examples of the silicate include alkali metal salts of silicic acid, and lithium silicate is preferable.
さらに、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）は、オリゴマーが重縮合したものでも良く、好ましいオリゴマーとして、各種市販品も利用でき、例えば、ケイ素−酸素結合型構造体を形成するためのものとしては、ＫＣ−８９、ＫＲ−５００、ＫＲ−２１２、ＫＲ−２１３、ＫＲ−９２１８（いずれも信越化学工業社製）等が例示できる。 Further, the metal-oxygen bond structure (D) may be a polycondensation of oligomers, and various commercially available products can be used as preferred oligomers, for example, for forming a silicon-oxygen bond structure. Examples thereof include KC-89, KR-500, KR-212, KR-213, and KR-9218 (all manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.).
さらに、上記の各種モノマー及びオリゴマーを併用して、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）としても良い。 Furthermore, the above-described various monomers and oligomers may be used in combination to form a metal-oxygen bond structure (D).
金属−酸素結合型構造体（Ｄ）は、一種の原料化合物（前記モノマー又はオリゴマー）が重縮合したものでも良く、二種以上の原料化合物（前記モノマー及び／又はオリゴマー）が重縮合したものでも良い。二種以上が重縮合したものである場合、これら原料の組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択すれば良い。 The metal-oxygen bond structure (D) may be a polycondensation of one kind of raw material compound (the monomer or oligomer) or may be a polycondensation of two or more kinds of raw material compounds (the monomer and / or oligomer). good. When two or more kinds are polycondensed, the combination and ratio of these raw materials may be appropriately selected according to the purpose.
金属−酸素結合型構造体（Ｄ）は、前記原料化合物由来のアルコキシ基又は該アルコキシ基が加水分解された水酸基が少量なら残存していても良いが、水酸基の残存数が少ないものほど好ましく、水酸基が残存せずに、すべて重縮合反応したものが最も好ましい。水酸基の残存数が少なく、金属−酸素結合を形成しているほど、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）は緻密な構造をとり、リチウムイオン伝導性材料の耐熱性、機械的強度が向上する。 The metal-oxygen bond structure (D) may remain if the alkoxy group derived from the raw material compound or the hydroxyl group obtained by hydrolysis of the alkoxy group is small, but the smaller the number of remaining hydroxyl groups, the more preferable. Most preferred is a polycondensation reaction without hydroxyl groups remaining. The smaller the number of remaining hydroxyl groups and the more the metal-oxygen bond is formed, the denser the metal-oxygen bond structure (D), and the higher the heat resistance and mechanical strength of the lithium ion conductive material. .
金属−酸素結合型構造体（Ｄ）は、原料化合物（Ａ）及び／又は（Ｂ）と、金属−酸素結合及びそれ以外の結合のいずれを介して結合していても良い。
また、構造体（Ａ）及び構造体（Ｂ）は、重合性不飽和二重結合及び／又は金属−酸素結合を介して結合していることが好ましい。すなわち、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）が使用された場合、構造体（Ａ）及び構造体（Ｂ）の前記結合体は、構造体（Ａ）が直接構造体（Ｂ）に結合せず、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）を介して構造体（Ｂ）に結合した部位を有していても良い。
The metal-oxygen bond type structure (D) may be bonded to the raw material compound (A) and / or (B) via any of the metal-oxygen bond and other bonds.
Moreover, it is preferable that the structure (A) and the structure (B) are bonded via a polymerizable unsaturated double bond and / or a metal-oxygen bond. That is, when the metal-oxygen bond structure (D) is used, the structure (A) and the structure (B) are bonded to the structure (B) directly. Instead, it may have a site bonded to the structure (B) through the metal-oxygen bond structure (D).
本発明においては、適切な金属−酸素結合型構造体（Ｄ）を使用することで、シリカ架橋粒子を形成することもでき、その架橋密度や粒子間結合強度を調整することで、リチウムイオン伝導性材料の強度、可撓性を適宜調整することもできる。
このような適切な金属−酸素結合型構造体（Ｄ）としては、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）形成時の重合温度が３００℃以下であるもの、金属−酸素結合構造体（Ｄ）にアルコキシ基又は不飽和二重結合が一つ以上残存しているものが例示できる。
このような金属−酸素結合型構造体（Ｄ）は、前記原料化合物（Ａ）及び（Ｂ）存在下での分散性が良好であり、これらの重合が容易に進行し、形成されるリチウムイオン伝導性材料の構造がより均一で好ましいものとなる。
In the present invention, silica crosslinked particles can be formed by using an appropriate metal-oxygen bond structure (D), and lithium ion conduction can be achieved by adjusting the crosslinking density and interparticle bond strength. The strength and flexibility of the conductive material can be adjusted as appropriate.
Examples of such a suitable metal-oxygen bond structure (D) include those having a polymerization temperature of 300 ° C. or lower when forming the metal-oxygen bond structure (D), metal-oxygen bond structure (D) Can be exemplified by those in which one or more alkoxy groups or unsaturated double bonds remain.
Such a metal-oxygen bond type structure (D) has good dispersibility in the presence of the raw material compounds (A) and (B), and the polymerization thereof easily proceeds to form lithium ions. The structure of the conductive material becomes more uniform and preferable.
金属−酸素結合型構造体（Ｄ）は、一種を単独で使用しても良いし、二種以上を併用しても良い。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択すれば良い。 A metal-oxygen bond type structure (D) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.
＜リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）＞
本発明のリチウムイオン伝導性材料は、さらに、リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）を含有することが好ましい。
リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）は、本発明のイオン伝導性材料において、構造体（Ａ）及び構造体（Ｂ）の前記結合体に含浸されるか、該結合体の一部又は全てを浸漬した状態で含まれる。
<Lithium ion conductive liquid (E)>
The lithium ion conductive material of the present invention preferably further contains a lithium ion conductive liquid (E).
The lithium ion conductive liquid (E) is impregnated in the combined body of the structure (A) and the structure (B) in the ion conductive material of the present invention, or a part or all of the combined body is immersed therein. Included in the state.
リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）としては、公知のリチウムイオン電池の電解質で使用される可塑剤（溶媒）が挙げられ、好ましいものとして具体的には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、スルホラン、１，２，３−プロパントリカルボニトリル、１，２，２，３−プロパンテトラカルボニトリル、３−メトキシプロピオニトリル、１，３，５−シクロヘキサントリカルボニトリル、炭酸エチルメチル、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン等が例示できる。 Examples of the lithium ion conductive liquid (E) include plasticizers (solvents) used in known lithium ion battery electrolytes, and specific examples include propylene carbonate, ethylene carbonate, chloroethylene carbonate, and vinylene. Carbonate, sulfolane, 1,2,3-propanetricarbonitrile, 1,2,2,3-propanetetracarbonitrile, 3-methoxypropionitrile, 1,3,5-cyclohexanetricarbonitrile, ethyl methyl carbonate, Examples include 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
また、リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）としては、極性部位を有する低分子液体、イオン性液体も好ましいものとして挙げられる。
前記低分子液体としては、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、２−シアノエチルトリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、グリセロールエトキシレート等が例示できる。
前記イオン性液体としては、１−ブチル−１−メチルピペリジニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１−ブチル−１−メチルピペリジニウムヘキサフルオロフォスファート、１−ブチル−１−メチルピペリジニウムテトラフルオロボレート、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、１−ブチル−１−メチルピペリジニウムビス（フルオロスルホニル）イミド、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムビス（フルオロスルホニル）イミド、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）イミド等が例示できる。そして、これらのうち、塩は、イオン伝導の対象であるリチウムイオンに対するカウンターイオン（カウンターリチウムイオン）を有するものが好ましい。
Moreover, as a lithium ion conductive liquid (E), the low molecular liquid and ionic liquid which have a polar site | part are also mentioned as a preferable thing.
Examples of the low molecular liquid include tetraethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, 2-cyanoethyltriethoxysilane, tetraethoxysilane, tetramethoxysilane, octamethylcyclotetrasiloxane, and glycerol ethoxylate.
Examples of the ionic liquid include 1-butyl-1-methylpiperidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, 1-butyl-1-methylpiperidinium hexafluorophosphate, 1-butyl-1-methylpiperidinium. Tetrafluoroborate, 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, 1-butyl-1-methylpiperidinium bis (Fluorosulfonyl) imide, 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (fluorosulfonyl) imide, 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (fluorosulfonyl) imide and the like can be exemplified. Of these, the salt preferably has a counter ion (counter lithium ion) with respect to the lithium ion that is the target of ion conduction.
また、リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）としては、双性イオン塩を溶解したり、構造体（Ａ）及び構造体（Ｂ）の前記結合体に保持されるものが好ましい。このようなリチウムイオン伝導性液体（Ｅ）を使用することで、リチウムイオンの伝導をより効率的に行うことができる。このようなリチウムイオン伝導性液体（Ｅ）としては、双性イオン塩であるＰＳＳハイドレート−オクタキス（テトラメチルアンモニウム）塩、ドデシルジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、（メトキシカルボニルスルファモイル）トリエチルアンモニウムヒドロキシド分子内塩、１−（ジメチルカルバモイル）−４−（２−スルホエチル）ピリジニウムヒドロキシド分子内塩、ヘキサデシルジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、オクタデシルジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、テトラデシルジメチル（３−スルホプロピル）アンモニウムヒドロキシド分子内塩、テトラブチルアンモニウムアセタート、１−（３−スルホプロピル）ピリジニウムヒドロキサイド分子内塩、アセチル(キノリン−1−イウム−1−イル)アザニド、(トリメチルアンモニオ)アセタート、３−メチル−５−オキソ−２，５−ジヒドロ−１，２，３−オキサジアゾール−３−イウム−２−イド−４−カルボン酸、１，２，２−トリメチルジアザン−２−イウム−１−イド、１，２，２，２−テトラメチルジアザン−２−イウム−１−イド、１，１，１−トリメチルジアザン−１−イウム−２−スルホナート等が例示できる。 Moreover, as a lithium ion conductive liquid (E), what melt | dissolves zwitterion salt or hold | maintained at the said coupling | bonding body of a structure (A) and a structure (B) is preferable. By using such a lithium ion conductive liquid (E), it is possible to conduct lithium ions more efficiently. Examples of such lithium ion conductive liquid (E) include zwitterionic salts such as PSS hydrate-octakis (tetramethylammonium) salt, dodecyldimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide inner salt, (methoxycarbonyl) Sulfamoyl) triethylammonium hydroxide inner salt, 1- (dimethylcarbamoyl) -4- (2-sulfoethyl) pyridinium hydroxide inner salt, hexadecyldimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide inner salt, octadecyl Dimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide inner salt, tetradecyldimethyl (3-sulfopropyl) ammonium hydroxide inner salt, tetrabutylammonium acetate, 1- (3-sulfopropyl) pyridy Umhydroxide inner salt, acetyl (quinolin-1-ium-1-yl) azanide, (trimethylammonio) acetate, 3-methyl-5-oxo-2,5-dihydro-1,2,3-oxadi Azol-3-ium-2-id-4-carboxylic acid, 1,2,2-trimethyldiazan-2-ium-1-id, 1,2,2,2-tetramethyldiazan-2-ium- Examples include 1-id, 1,1,1-trimethyldiazan-1-ium-2-sulfonate, and the like.
リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）は、一種を単独で使用しても良いし、二種以上を併用しても良い。二種以上を併用する場合には、その組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択すれば良い。 A lithium ion conductive liquid (E) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When two or more kinds are used in combination, the combination and ratio may be appropriately selected according to the purpose.
＜添加剤（Ｆ）＞
本発明のリチウムイオン伝導性材料は、さらに、添加剤（Ｆ）として、ルイス酸（Ｆ１）、リン酸エステル（Ｆ２）及び無機粒子（Ｆ３）からなる群より選択される少なくとも一種を含有することが好ましい。リチウムイオン伝導性材料は、添加剤（Ｆ）を含有することにより、リチウムイオン伝導性が一層向上する。
添加剤（Ｆ）は、本発明のイオン伝導性材料において、構造体（Ａ）及び構造体（Ｂ）の前記結合体に含浸された状態で含まれる。
<Additive (F)>
The lithium ion conductive material of the present invention further contains at least one selected from the group consisting of Lewis acid (F1), phosphate ester (F2) and inorganic particles (F3) as an additive (F). Is preferred. When the lithium ion conductive material contains the additive (F), the lithium ion conductivity is further improved.
The additive (F) is included in the ion conductive material of the present invention in a state of being impregnated in the combined body of the structure (A) and the structure (B).
ルイス酸（Ｆ１）としては、トリス（トリメチルシリル）ボレート、２，４，６−トリメトキシボロキシン、トリメチルボレート等が例示できる。
リン酸エステル（Ｆ２）としては、トリエチルフォスファート、トリプロピルフォスファート、トリブチルフォスファート、リン酸トリス（トリメチルシリル）エステル、トリス（２−ブトキシエチル）フォスファート、トリメチルシリルポリフォスファート等が例示できる。
無機粒子（Ｆ３）としては、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸鉄、チタン酸鉛等が例示できる。
Examples of the Lewis acid (F1) include tris (trimethylsilyl) borate, 2,4,6-trimethoxyboroxine, trimethylborate and the like.
Examples of the phosphate ester (F2) include triethyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, tris (trimethylsilyl) phosphate, tris (2-butoxyethyl) phosphate, trimethylsilylpolyphosphate, and the like.
Examples of the inorganic particles (F3) include barium titanate, calcium titanate, iron titanate, lead titanate and the like.
本発明のリチウムイオン伝導性材料は、日本工業規格（ＪＩＳ）の粘度測定法（ＪＩＳ Ｋ ７１１７−２）に従い、回転数５０ｒｐｍ、温度２０℃で測定した時の粘度が、１０〜１００００ｍＰａ・ｓ（ｃＰ）であることが好ましい。 The lithium ion conductive material of the present invention has a viscosity of 10 to 10,000 mPa · s (measured at a rotation speed of 50 rpm and a temperature of 20 ° C. in accordance with a viscosity measurement method (JIS K 7117-2) of Japanese Industrial Standard (JIS)). cP) is preferred.
本発明のリチウムイオン伝導性材料は、構造体（Ａ）の分子量ＭＡ、及び構造体（Ｂ）の分子量ＭＢが、ＭＡ／ＭＢ＝０．０１〜１００の関係を満たすことが好ましい。このような数値範囲とすることにより、粒子間により適切な結合が生じ、粒子の前記表面層をリチウムイオンがより効率的に移動できる。 Lithium ion conductive material of the present invention, the molecular weight M A of the structure (A), and a molecular weight M B of the structure (B), it is preferable to satisfy the relation of M A / M B = 0.01 to 100 . By setting it as such a numerical range, a suitable coupling | bonding arises between particle | grains and a lithium ion can move more efficiently in the said surface layer of particle | grains.
＜リチウムイオン伝導性材料の製造方法＞
本発明のリチウムイオン伝導性材料は、原料化合物（Ａ）、原料化合物（Ｂ）（架橋剤）及びリチウムイオン電解質（Ｃ）、並びに必要に応じて、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）、リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）、添加剤（Ｆ）等のその他の成分が配合された組成物を重合（硬化）させることで製造できる。
重合方法は特に限定されず、公知の方法が適用できる。例えば、前記組成物に市販の光重合開始剤と熱重合開始剤を添加し、紫外線等を照射することによって、前記組成物を仮重合させ、続く加熱処理によって本重合させる二段階の重合方法が好適である。
<Method for producing lithium ion conductive material>
The lithium ion conductive material of the present invention comprises a raw material compound (A), a raw material compound (B) (crosslinking agent) and a lithium ion electrolyte (C), and, if necessary, a metal-oxygen bonded structure (D), It can be produced by polymerizing (curing) a composition containing other components such as lithium ion conductive liquid (E) and additive (F).
The polymerization method is not particularly limited, and a known method can be applied. For example, there is a two-stage polymerization method in which a commercially available photopolymerization initiator and a thermal polymerization initiator are added to the composition, and the composition is temporarily polymerized by irradiating ultraviolet rays or the like, followed by main polymerization by subsequent heat treatment. Is preferred.
前記組成物中には、上記の成分以外に、さらに必要に応じて、各種添加剤を配合しても良い。前記添加剤としては、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱重合禁止剤、レベリング剤、界面活性剤、保存安定剤、可塑剤、滑剤、溶媒、フィラー、濡れ性改良剤等が例示できる。 In addition to the above components, various additives may be blended in the composition as necessary. Examples of the additives include antioxidants, colorants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, thermal polymerization inhibitors, leveling agents, surfactants, storage stabilizers, plasticizers, lubricants, solvents, fillers, and wettability improvers. Etc. can be illustrated.
前記組成物における光重合開始剤の配合量は、前記組成物に含まれる前記重合性不飽和二重結合の種類や量にもよるが、０．５〜２０質量％であることが好ましく、０．５〜１０質量％であることがより好ましく、０．５〜５質量％であることが特に好ましい。
前記組成物における熱重合開始剤の配合量も、前記組成物に含まれる前記重合性不飽和二重結合の種類や量にもよるが、１〜２０質量％であることが好ましく、１〜１０質量％であることがより好ましく、１〜５質量％であることが特に好ましい。
The blending amount of the photopolymerization initiator in the composition is preferably 0.5 to 20% by mass, although it depends on the type and amount of the polymerizable unsaturated double bond contained in the composition. More preferably, it is 5-10 mass%, and it is especially preferable that it is 0.5-5 mass%.
The amount of the thermal polymerization initiator in the composition is also preferably 1 to 20% by mass, although it depends on the type and amount of the polymerizable unsaturated double bond contained in the composition. It is more preferable that it is mass%, and it is especially preferable that it is 1-5 mass%.
前記組成物における各原料化合物の配合量は、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は、以下の通りである。ただし、反応溶媒は原料化合物には含まれないものとする。本発明においては、リチウムイオン伝導性電解質膜の構造体として残存する化合物の配合比が重要となり、リチウムイオン伝導に寄与しない反応溶媒は、最終的に除去してしまうため、その量は適宜調節すれば良い。
前記組成物における原料化合物（Ａ）の配合量は、１〜８０質量％であることが好ましく、５〜７５質量％であることがより好ましく、１０〜７０質量％であることが特に好ましい。
また、前記組成物における原料化合物（Ｂ）の配合量は、１〜６０質量％であることが好ましく、５〜５５質量％であることがより好ましく、１０〜５０質量％であることが特に好ましい。
The amount of each raw material compound in the composition may be appropriately adjusted according to the purpose, but is usually as follows. However, the reaction solvent is not included in the raw material compound. In the present invention, the compounding ratio of the compound remaining as the structure of the lithium ion conductive electrolyte membrane is important, and the reaction solvent that does not contribute to lithium ion conduction is finally removed. It ’s fine.
The amount of the raw material compound (A) in the composition is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 5 to 75% by mass, and particularly preferably 10 to 70% by mass.
Moreover, it is preferable that the compounding quantity of the raw material compound (B) in the said composition is 1-60 mass%, It is more preferable that it is 5-55 mass%, It is especially preferable that it is 10-50 mass%. .
前記組成物におけるリチウムイオン電解質（Ｃ）の配合量は、原料化合物（Ａ）に対しては、５〜８００質量％であることが好ましく、５０〜６００質量％であることがより好ましく、１００〜４００質量％であることが特に好ましい。また、原料化合物（Ｂ）に対しては、１０〜５００質量％であることが好ましく、５０〜４００質量％であることがより好ましく、１００〜３００質量％であることが特に好ましい。そして、原料化合物（Ａ）及び原料化合物（Ｂ）に対して、共に上記数値範囲内の配合量であることが好ましい。リチウムイオン電解質（Ｃ）の配合量が上記数値範囲であることにより、リチウムイオン伝導性がより向上する。 The blending amount of the lithium ion electrolyte (C) in the composition is preferably 5 to 800 mass%, more preferably 50 to 600 mass%, more preferably 100 to 100 mass% with respect to the raw material compound (A). It is especially preferable that it is 400 mass%. Moreover, it is preferable that it is 10-500 mass% with respect to a raw material compound (B), it is more preferable that it is 50-400 mass%, and it is especially preferable that it is 100-300 mass%. And it is preferable that it is a compounding quantity within the said numerical range with respect to a raw material compound (A) and a raw material compound (B). When the blending amount of the lithium ion electrolyte (C) is in the above numerical range, the lithium ion conductivity is further improved.
前記組成物における金属−酸素結合型構造体（Ｄ）の配合量は、原料化合物（Ａ）、原料化合物（Ｂ）及びリチウムイオン電解質（Ｃ）の総配合量に対して、０〜５０質量％であることが好ましく、０〜４５質量％であることがより好ましく、０〜４０質量％であることが特に好ましい。 The compounding amount of the metal-oxygen bond structure (D) in the composition is 0 to 50% by mass with respect to the total compounding amount of the raw material compound (A), the raw material compound (B) and the lithium ion electrolyte (C). It is preferable that it is 0-45 mass%, and it is especially preferable that it is 0-40 mass%.
前記組成物におけるリチウムイオン伝導性液体（Ｅ）の配合量は、原料化合物（Ａ）、原料化合物（Ｂ）及びリチウムイオン電解質（Ｃ）の総配合量に対して、５〜５００質量％であることが好ましく、１０〜４００質量％であることがより好ましく、５０〜３００質量％であることが特に好ましい。このような範囲とすることにより、リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）のリチウムイオン伝導性材料外部への漏れ出しをより防止でき、リチウムイオン伝導性材料のイオン伝導性をより高めることができる。 The compounding quantity of the lithium ion conductive liquid (E) in the said composition is 5-500 mass% with respect to the total compounding quantity of a raw material compound (A), a raw material compound (B), and a lithium ion electrolyte (C). It is preferably 10 to 400% by mass, more preferably 50 to 300% by mass. By setting it as such a range, leakage of the lithium ion conductive liquid (E) to the outside of the lithium ion conductive material can be further prevented, and the ion conductivity of the lithium ion conductive material can be further increased.
前記組成物における添加剤（Ｆ）の配合量は、リチウムイオン伝導性材料の用途又は形態等に応じて、適宜調整すれば良い。 What is necessary is just to adjust the compounding quantity of the additive (F) in the said composition suitably according to the use or form of a lithium ion conductive material.
［リチウムイオン伝導性電解質膜］
本発明のリチウムイオン伝導性電解質膜は、上記本発明のリチウムイオン伝導性材料を使用したことを特徴とする。
本発明のリチウムイオン伝導性電解質膜は、本発明のリチウムイオン伝導性材料を膜状に形成することで製造できる。この時、リチウムイオン伝導性材料の製造時に使用した、リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）に該当しない溶媒は、乾燥により除去することが好ましい。そして、溶媒は減圧乾燥により除去することが好ましい。
リチウムイオン伝導性材料を膜状に形成する方法としては、平板基材上に、スピンコーター等を使用して前記リチウムイオン伝導性材料を均一に塗布し、ＵＶ照射や加熱処理等によって硬化させる方法が例示できる。
また、リチウムイオン伝導性電解質膜の製造方法としては、原料化合物（Ａ）等が配合された、リチウムイオン伝導性材料を形成するための前記組成物を、平板基材上に均一に塗布し、上記の重合方法で前記組成物を重合させてリチウムイオン伝導性材料とし、これをさらに乾燥させて溶媒を除去することでリチウムイオン伝導性電解質膜とする一貫法が、好ましい製造方法として例示できる。前記組成物の塗布方法は、リチウムイオン伝導性材料の塗布方法と同様である。
[Lithium ion conductive electrolyte membrane]
The lithium ion conductive electrolyte membrane of the present invention is characterized by using the lithium ion conductive material of the present invention.
The lithium ion conductive electrolyte membrane of the present invention can be produced by forming the lithium ion conductive material of the present invention into a film shape. At this time, it is preferable to remove the solvent which does not correspond to the lithium ion conductive liquid (E) used at the time of manufacturing the lithium ion conductive material by drying. The solvent is preferably removed by drying under reduced pressure.
As a method of forming a lithium ion conductive material into a film, a method of uniformly applying the lithium ion conductive material on a flat substrate using a spin coater and curing it by UV irradiation or heat treatment Can be illustrated.
In addition, as a method for producing a lithium ion conductive electrolyte membrane, the composition for forming a lithium ion conductive material, in which the raw material compound (A) or the like is blended, is uniformly applied on a flat substrate, An example of a preferable production method is an integrated method in which the composition is polymerized by the above-described polymerization method to obtain a lithium ion conductive material, which is further dried to remove the solvent to obtain a lithium ion conductive electrolyte membrane. The method for applying the composition is the same as the method for applying the lithium ion conductive material.
リチウムイオン伝導性電解質膜の製造には、多孔質基材（Ｇ）に含浸されているリチウムイオン伝導性材料を使用することが好ましい。このようにすることで、多孔質基材（Ｇ）で強化され、機械的強度が高められたリチウムイオン伝導性電解質膜が得られる。 For the production of the lithium ion conductive electrolyte membrane, it is preferable to use a lithium ion conductive material impregnated in the porous substrate (G). By doing in this way, the lithium ion conductive electrolyte membrane strengthened with the porous base material (G) and having increased mechanical strength can be obtained.
＜多孔質基材（Ｇ）＞
多孔質基材（Ｇ）は、有機材料からなるものでも良いし、無機材料からなるものでも良い。これら材料には、レーヨンや精製セルロースのようなセルロース系繊維、絹のようなフィブリル化を起こし易い繊維も含まれる。
<Porous substrate (G)>
The porous substrate (G) may be made of an organic material or an inorganic material. These materials include cellulosic fibers such as rayon and purified cellulose, and fibers that easily cause fibrillation such as silk.
有機材料としては、ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリイミド、ポリアリレート系液晶ポリマー等の高分子化合物が例示できる。なかでも、フッ素樹脂、ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン又はポリイミドからなる高分子材料は、膜厚や孔径の異なる様々な種類のものが市販されているので好適である。 Examples of the organic material include high molecular compounds such as polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, polypropylene, fluorine resin such as polytetrafluoroethylene, polyimide, and polyarylate-based liquid crystal polymer. Among these, polymer materials made of fluororesin, polyethylene, ultrahigh molecular weight polyethylene, or polyimide are suitable because various types of polymer materials having different film thicknesses and pore diameters are commercially available.
無機材料としては、ガラス、シリカ、アルミナ、カーボン、炭化ケイ素等が例示できる。 Examples of the inorganic material include glass, silica, alumina, carbon, silicon carbide and the like.
多孔質基材（Ｇ）は、複数種類の材料からなるものでも良い。また、多孔質基材（Ｇ）は、親水化処理されたものが好ましい。 The porous substrate (G) may be made of a plurality of types of materials. The porous substrate (G) is preferably subjected to a hydrophilic treatment.
多孔質基材（Ｇ）の形態（形状）としては、上記各材料からなる繊維をシート状に成形した不織布、織布が例示できる。織布は平織り、斜文織、朱子織、からみ織り等のいずれの織り方で織られていても良い。織布はまた、個々の繊維を直接織ったものでも良く、繊維を束ねて形成させたもの（例えば、ガラス糸等の無機糸）を織ったものでも良い。シート状の多孔質基材は、二種以上の繊維を組み合わせて構成されていても良い。 Examples of the form (shape) of the porous substrate (G) include non-woven fabrics and woven fabrics in which fibers made of the above-described materials are formed into a sheet shape. The woven fabric may be woven by any weaving method such as plain weaving, oblique weaving, satin weaving, and tangle weaving. The woven fabric may be a woven fabric of individual fibers, or a woven fabric formed by bundling fibers (for example, inorganic yarn such as glass yarn). The sheet-like porous substrate may be configured by combining two or more kinds of fibers.
多孔質基材（Ｇ）の空孔は、平均孔径が０．０１〜１０μｍであることが好ましい。孔径が小さ過ぎると、リチウムイオン伝導性材料や、これを形成するための前記組成物が充填され難くなり、リチウムイオン伝導性が低下する。また、孔径が大き過ぎると、膜の強度が低下して、破損するおそれがある。 The pores of the porous substrate (G) preferably have an average pore diameter of 0.01 to 10 μm. When the pore size is too small, it becomes difficult to fill the lithium ion conductive material and the composition for forming the lithium ion conductive material, and the lithium ion conductivity is lowered. On the other hand, if the pore diameter is too large, the strength of the membrane may be reduced and the membrane may be damaged.
多孔質基材（Ｇ）の空孔率は、リチウムイオン伝導性材料の強度、あるいはリチウムイオン伝導性材料又は前記組成物の充填率との兼ね合いにより一概には言えないが、通常は１０〜９８％であることが好ましく、２０〜９７％であることがより好ましい。
多孔質基材（Ｇ）の厚さは、目的に応じて適宜調整すれば良いが、通常は０．３〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜８０μｍであることがより好ましい。
The porosity of the porous base material (G) cannot be generally determined depending on the strength of the lithium ion conductive material or the filling rate of the lithium ion conductive material or the composition, but usually 10 to 98. % Is preferable, and 20 to 97% is more preferable.
The thickness of the porous substrate (G) may be appropriately adjusted according to the purpose, but is usually preferably 0.3 to 100 μm, and more preferably 0.5 to 80 μm.
多孔質基材（Ｇ）で強化されたリチウムイオン伝導性電解質膜を製造する場合には、リチウムイオン伝導性材料を形成するための前記組成物を多孔質基材に含浸させ、次いで、オーブン等を使用して加熱することで、前記組成物を加熱硬化させ、さらに、焼成すれば良い。硬化時の条件は、多孔質基材（Ｇ）を使用しない場合と同様で良い。 When producing a lithium ion conductive electrolyte membrane reinforced with a porous base material (G), the porous base material is impregnated with the composition for forming a lithium ion conductive material, and then an oven or the like. The composition may be heated and cured by heating and then fired. The conditions at the time of curing may be the same as the case where the porous substrate (G) is not used.
［リチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体］
本発明のリチウムイオン伝導性電解質膜−電極接合体（以下、膜−電極接合体と略記することがある）は、上記本発明のリチウムイオン伝導性電解質膜の一方の面に正極が、他方の面に負極がそれぞれ接合されたことを特徴とする。
前記正極及び負極には、通常のリチウムイオン二次電池に使用される公知のものが適用できる。
リチウムイオン伝導性電解質膜と正極との接合は、これらが電気化学的に接続されていれば、その形態は特に限定されない。具体例としては、リチウムイオン伝導性電解質膜と正極とを物理的に接触させる方法が挙げられる。
リチウムイオン伝導性電解質膜と負極との接合も、正極の場合と同様である。
[Lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly]
The lithium ion conductive electrolyte membrane-electrode assembly of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as membrane-electrode assembly) has a positive electrode on one surface of the lithium ion conductive electrolyte membrane of the present invention and the other. A negative electrode is bonded to each surface.
As the positive electrode and the negative electrode, known ones used in ordinary lithium ion secondary batteries can be applied.
The form of the junction between the lithium ion conductive electrolyte membrane and the positive electrode is not particularly limited as long as they are electrochemically connected. As a specific example, a method in which a lithium ion conductive electrolyte membrane and a positive electrode are in physical contact with each other can be given.
The joining of the lithium ion conductive electrolyte membrane and the negative electrode is the same as in the case of the positive electrode.
本発明の膜−電極接合体は、例えば、上記本発明のリチウムイオン伝導性材料を電極（正極又は負極）上に形成し、乾燥又は紫外線硬化させて成膜した後、該膜上に対電極（負極又は正極）を配置して熱硬化することにより、リチウムイオン伝導性電解質膜を前記電極及び対電極と接合することで製造できる。リチウムイオン伝導性材料の乾燥とは、上記のリチウムイオン伝導性電解質膜の製造方法の場合と同様に、リチウムイオン伝導性材料の形成時に使用した、リチウムイオン伝導性液体（Ｅ）に該当しない溶媒を除去することを指す。そして、この製造方法においては、上記のリチウムイオン伝導性電解質膜の製造方法の場合と同様に、原料化合物（Ａ）等が配合された前記組成物を電極上に均一に塗布して重合させることでリチウムイオン伝導性材料を形成し、対電極を配置して熱硬化することにより、リチウムイオン伝導性電解質膜を前記電極及び対電極と接合する一貫法が、好ましい製造方法として例示できる。 The membrane-electrode assembly of the present invention is formed, for example, by forming the lithium ion conductive material of the present invention on an electrode (positive electrode or negative electrode), drying or ultraviolet curing, and then forming a counter electrode on the film. By arranging (negative electrode or positive electrode) and thermosetting, it can be produced by joining a lithium ion conductive electrolyte membrane to the electrode and the counter electrode. The drying of the lithium ion conductive material is a solvent that does not correspond to the lithium ion conductive liquid (E) used during the formation of the lithium ion conductive material, as in the case of the method for producing the lithium ion conductive electrolyte membrane. It means to remove. In this production method, the composition containing the raw material compound (A) and the like is uniformly applied on the electrode and polymerized in the same manner as in the production method of the lithium ion conductive electrolyte membrane. An example of a preferable manufacturing method is a consistent method in which a lithium ion conductive material is formed, and a counter electrode is disposed and thermally cured to join the lithium ion conductive electrolyte membrane to the electrode and the counter electrode.
［リチウムイオンポリマー電池］
本発明のリチウムイオンポリマー電池（リチウムイオン二次電池）は、上記本発明の膜−電極接合体を備えたことを特徴とする。
本発明のリチウムイオンポリマー電池としては、電池の外装体として電池缶の代わりにラミネートフィルムを使用し、前記膜−電極接合体をラミネートセルに組んで構成した薄型電池が好ましく、この薄型電池を単位セルとして、複数の前記単位セルが積層され、連結されたものが好ましい。このような構成とすることにより、前記単位セルが電気的に直列に接続されるので、一層高出力の電池となる。
[Lithium ion polymer battery]
A lithium ion polymer battery (lithium ion secondary battery) according to the present invention includes the membrane-electrode assembly according to the present invention.
The lithium ion polymer battery of the present invention is preferably a thin battery in which a laminate film is used instead of a battery can as a battery outer package, and the membrane-electrode assembly is assembled in a laminate cell. As the cell, a plurality of unit cells stacked and connected is preferable. With such a configuration, the unit cells are electrically connected in series, so that a battery with higher output is obtained.
前記ラミネートセルは、樹脂等からなる袋又はケースで、前記膜−電極接合体を密閉するように包み、封止できるものであれば特に限定されず、公知のものが使用できる。 The laminate cell is not particularly limited as long as it is a bag or case made of a resin or the like and can wrap and seal the membrane-electrode assembly, and a known cell can be used.
前記単位セルは、単独で機能するリチウムイオンポリマー電池である。積層する単位セルの数や連結方法は、リチウムイオンポリマー電池の用途や形態に応じて、適宜調整すれば良い。 The unit cell is a lithium ion polymer battery that functions alone. What is necessary is just to adjust suitably the number of unit cells to laminate | stack, and the connection method according to the use and form of a lithium ion polymer battery.
本発明のリチウムイオン伝導性材料は、構造体（Ａ）由来の層構造の空隙部に、リチウムイオン電解質（Ｃ）が含まれており、このようなリチウムイオン伝導性材料から構成されたリチウムイオン伝導性電解質膜は、この空隙部をリチウムイオンが伝道することにより、高いイオン伝導性を有する。また、通常は、低温において分子の運動性が低下してイオン伝導性が低下する傾向があり、特に、電解質が高粘度であったり固形状であると、この傾向が顕著に見られるが、本発明のリチウムイオン伝導性電解質膜では、低温でも高いイオン伝導性を有する。さらに、リチウムイオンを従来よりも高濃度で含みながら、高いイオン伝導性を有し、且つ耐久性に優れる。そして、固形状電解質であるため、火災や液漏れの心配が無く、安全性に優れる。このような、リチウムイオン伝導性電解質膜を使用した本発明のリチウムイオンポリマー電池は、充放電特性、安全性及び信頼性に優れたものでる。 In the lithium ion conductive material of the present invention, the lithium ion electrolyte (C) is contained in the void portion of the layer structure derived from the structure (A), and the lithium ion composed of such a lithium ion conductive material. The conductive electrolyte membrane has high ionic conductivity as lithium ions are transmitted through the void. In general, molecular mobility tends to decrease and ion conductivity tends to decrease at low temperatures, and this tendency is particularly noticeable when the electrolyte is highly viscous or solid. The lithium ion conductive electrolyte membrane of the invention has high ionic conductivity even at low temperatures. Furthermore, it has high ion conductivity and excellent durability while containing lithium ions at a higher concentration than before. And since it is a solid electrolyte, there is no fear of a fire or a liquid leak, and it is excellent in safety. The lithium ion polymer battery of the present invention using such a lithium ion conductive electrolyte membrane is excellent in charge / discharge characteristics, safety and reliability.
以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
＜リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製＞
［実施例１］
（硬化性組成物の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、メタクリル酸ナトリウム（０．２２ｇ、和光純薬社製）、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（０．２５ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｎ：９５０）、２−アクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド（０．２１ｇ、アルドリッチ社製）、リン酸２−（メタクリロイルオキシ）エチル２−（トリメチルアンモニオ）エチル（０．１７ｇ、アルドリッチ社製）、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート（０．４３ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｗ：４６６）、マレイン酸ジアリル（０．３７ｇ、東京化成社製）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（３．０９ｇ、東京化成社製）をサンプル瓶に入れ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（１．４１ｇ、アルドリッチ社製、無水）、アセトニトリル（９．２４ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で３時間撹拌した。
次に、光重合開始剤（ＫＲ−０２、０．１３ｇ、ライトケミカル社製）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（０．２７ｇ、和光純薬社製）、酢酸エチル（０．４７ｇ、アルドリッチ社製、無水）、ジクロロメタン（３．２６ｇ、アルドリッチ社製、無水）加え、０℃で１２時間撹拌し、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（１）を得た。
<Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane>
[Example 1]
(Preparation of curable composition)
In an atmosphere of high purity argon (99.9999%) in a glove box, sodium methacrylate (0.22 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (0.25 g, manufactured by Aldrich, M n : 950), 2-methyltrimethylammonium chloride (0.21 g, manufactured by Aldrich), 2- (methacryloyloxy) ethyl 2- (trimethylammonio) ethyl phosphate (0.17 g, manufactured by Aldrich), di (Trimethylolpropane) tetraacrylate (0.43 g, manufactured by Aldrich, Mw : 466), diallyl maleate (0.37 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (3.09 g, Tokyo) (Made by Kasei Co., Ltd.) into a sample bottle and N, N-dimethyl Formamide (1.41 g, Aldrich, anhydrous), acetonitrile (9.24 g, Aldrich, anhydrous) and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours.
Next, photopolymerization initiator (KR-02, 0.13 g, manufactured by Light Chemical Co., Ltd.), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (0.27 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), acetic acid Ethyl (0.47 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) and dichloromethane (3.26 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) were added and stirred at 0 ° C. for 12 hours to produce a curable composition for producing a lithium ion conductive material ( 1) was obtained.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（１）の溶液（８．４３ｇ、無色透明溶液）をテフロン（登録商標）基板状にキャストし、アプリケーターを使用して、塗布した硬化性組成物（１）の厚さを１８０〜２００μｍに調整した。そして、ＵＶ照射した後、室温で２４時間静置した。次いでフィルムを剥がし、再度ＵＶ照射して、リチウムイオン伝導性材料（１）を仮硬化させて膜を得た。そして、フッ素樹脂フィルムを新たに前記膜に被せ、オーブンを使用して室温から６０℃まで段階的に昇温し、２４時間加熱して、本硬化させた。次いで、減圧下、真空乾燥させて溶媒を留去することで、硬化性組成物（１）からリチウムイオン伝導性材料（１）を介する一貫法により、淡黄色透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ１）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
The obtained curable composition (1) solution (8.43 g, colorless and transparent solution) was cast into a Teflon (registered trademark) substrate, and the thickness of the applied curable composition (1) using an applicator. The thickness was adjusted to 180 to 200 μm. And after UV irradiation, it left still at room temperature for 24 hours. Next, the film was peeled off, and again irradiated with UV, and the lithium ion conductive material (1) was temporarily cured to obtain a film. And the fluororesin film was newly covered on the said film | membrane, it heated up stepwise from room temperature to 60 degreeC using oven, and it heated for 24 hours, and was hardened. Next, by vacuum drying under reduced pressure and distilling off the solvent, a light yellow transparent lithium ion conductive electrolyte membrane (1) is obtained from the curable composition (1) via the lithium ion conductive material (1). M1) was obtained.
［実施例２］
（ケイ素−酸素結合型構造体の作製）
３−（アクリロイルオキシ）プロパントリメトキシシラン（１０．６ｇ、東京化成社製）、ビニルトリメトキシシラン（２１．０ｇ、東京化成社製）、ビス（エトキシジメチルシリル）オクタン（２６．２ｇ、アヅマックス社製）、ビス（トリエトキシシリル）オクタン（２４．１ｇ、ジェレスト社製）、テトラエトキシシラン（４２．９ｇ、東京化成社製）、テトラメトキシシラン（９．２ｇ、東京化成社製）をフラスコに計量した。エタノール（３３．８ｇ、和光純薬社製）、メタノール（２７．６ｇ、和光純薬社製）を加え、０℃で３０分間撹拌した。次いで、０．０１Ｎ塩酸（７．８ｇ）、エタノール（３０．９ｇ、和光純薬社製）、メタノール（２１．６ｇ、和光純薬社製）を混合した溶液を添加し、０℃で２時間撹拌し、４０℃に昇温後、さらに４時間撹拌した。続いて、フッ化カリウム（０．１２４ｇ、和光純薬社製）、エタノール（１５．２ｇ、和光純薬社製）、メタノール（１０．３ｇ、和光純薬社製）を混合した溶液を添加し、４０℃で２時間撹拌し、８０℃に昇温後、さらに４時間撹拌した。得られた混合溶液を０℃に冷却した後、４０℃真空にて残存アルコール、水を分留した。得られた溶液を再度０℃に冷却し、ジエチルエーテル２００ｍＬを加えて、０℃で１時間撹拌した後、メンブレンフィルター（ミリポア社製、オムニポアメンブレン孔径０．２μｍ）を使用して濾過した。さらにもう一度濾過した後、得られた濾液から４０℃真空にてジエチルエーテルを分留し、金属−酸素結合型構造体（Ｄ）として、ケイ素−酸素結合型構造体（１）（７９．２ｇ、無色透明液体）を得た。
[Example 2]
(Production of silicon-oxygen bond structure)
3- (acryloyloxy) propanetrimethoxysilane (10.6 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), vinyltrimethoxysilane (21.0 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), bis (ethoxydimethylsilyl) octane (26.2 g, Amax Co.) ), Bis (triethoxysilyl) octane (24.1 g, manufactured by Jerest Co., Ltd.), tetraethoxysilane (42.9 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), tetramethoxysilane (9.2 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in a flask. Weighed. Ethanol (33.8 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and methanol (27.6 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added, followed by stirring at 0 ° C. for 30 minutes. Next, a mixed solution of 0.01N hydrochloric acid (7.8 g), ethanol (30.9 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries), and methanol (21.6 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added, and the mixture was added at 0 ° C. for 2 hours. The mixture was stirred, heated to 40 ° C., and further stirred for 4 hours. Subsequently, a solution in which potassium fluoride (0.124 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), ethanol (15.2 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and methanol (10.3 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added was added. The mixture was stirred at 40 ° C. for 2 hours, heated to 80 ° C., and further stirred for 4 hours. The obtained mixed solution was cooled to 0 ° C., and then the remaining alcohol and water were fractionally distilled at 40 ° C. under vacuum. The obtained solution was cooled again to 0 ° C., 200 mL of diethyl ether was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 1 hour, and then filtered using a membrane filter (Millipore, Omnipore membrane pore size 0.2 μm). Further, after filtering again, diethyl ether was fractionally distilled from the obtained filtrate at 40 ° C. under vacuum to obtain a silicon-oxygen bonded structure (1) (79.2 g, A colorless transparent liquid) was obtained.
（硬化性組成物の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、メタクリル酸ナトリウム（０．２１ｇ、和光純薬社製）、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（０．２７ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｎ：９５０）、２−アクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド（０．２３ｇ、アルドリッチ社製）、リン酸２−（メタクリロイルオキシ）エチル２−（トリメチルアンモニオ）エチル（０．１９ｇ、アルドリッチ社製）、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート（０．４１ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｗ：４６６）、マレイン酸ジアリル（０．３４ｇ、東京化成社製）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（３．１３ｇ、東京化成社製）をサンプル瓶に入れ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（１．５６ｇ、アルドリッチ社製、無水）、アセトニトリル（８．９６ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で３時間撹拌した。
次に、上記で得られたケイ素−酸素結合型構造体（１）（０．４１ｇ、無色透明液体）を加え、０℃で１２時間攪拌した。
次に、光重合開始剤（ＫＲ−０２、０．１４ｇ、ライトケミカル社製）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（０．２９ｇ、和光純薬社製）、酢酸エチル（０．５２ｇ、アルドリッチ社製、無水）、ジクロロメタン（３．３２ｇ、アルドリッチ社製、無水）加え、０℃で１２時間撹拌し、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（２）を得た。
(Preparation of curable composition)
In an atmosphere of high purity argon (99.9999%) in a glove box, sodium methacrylate (0.21 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (0.27 g, manufactured by Aldrich, M n : 950), 2-methyltrimethylammonium chloride (0.23 g, manufactured by Aldrich), 2- (methacryloyloxy) ethyl 2- (trimethylammonio) ethyl phosphate (0.19 g, manufactured by Aldrich), di (Trimethylolpropane) tetraacrylate (0.41 g, manufactured by Aldrich, Mw : 466), diallyl maleate (0.34 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (3.13 g, Tokyo) (Made by Kasei Co., Ltd.) into a sample bottle and N, N-dimethyl Formamide (1.56 g, Aldrich, anhydrous), acetonitrile (8.96 g, Aldrich, anhydrous) and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours.
Next, the silicon-oxygen bond structure (1) obtained above (0.41 g, colorless transparent liquid) was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 12 hours.
Next, photopolymerization initiator (KR-02, 0.14 g, manufactured by Light Chemical Co., Ltd.), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (0.29 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), acetic acid Ethyl (0.52 g, Aldrich, anhydrous), dichloromethane (3.32 g, Aldrich, anhydrous) was added and stirred at 0 ° C. for 12 hours to produce a curable composition for producing a lithium ion conductive material ( 2) was obtained.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（２）の溶液（８．６６ｇ、無色透明溶液）をテフロン（登録商標）基板状にキャストし、アプリケーターを使用して、塗布した硬化性組成物（２）の厚さを１８０〜２００μｍに調整した。以下、実施例１と同様の方法で、リチウムイオン伝導性材料（２）を介して、淡黄色透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ２）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
The obtained curable composition (2) solution (8.66 g, colorless and transparent solution) was cast into a Teflon (registered trademark) substrate and the thickness of the applied curable composition (2) was applied using an applicator. The thickness was adjusted to 180 to 200 μm. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a light yellow transparent lithium ion conductive electrolyte membrane (M2) was obtained via the lithium ion conductive material (2).
［実施例３］
（硬化性組成物の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、メタクリル酸ナトリウム（０．２４ｇ、和光純薬社製）、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（０．２９ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｎ：９５０）、２−アクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド（０．２１ｇ、アルドリッチ社製）、リン酸２−（メタクリロイルオキシ）エチル２−（トリメチルアンモニオ）エチル（０．１８ｇ、アルドリッチ社製）、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート（０．４５ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｗ：４６６）、マレイン酸ジアリル（０．３２ｇ、東京化成社製）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（３．２９ｇ、東京化成社製）をサンプル瓶に入れ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（１．３４ｇ、アルドリッチ社製、無水）、アセトニトリル（９．４１ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で３時間撹拌した。そして、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）イミド（１．２１ｇ、三菱マテリアル電子化成社製）、プロピレンカーボネート（０．５３ｇ、東京化成社製）、エチレンカーボネート（０．０７ｇ、東京化成社製）を加え、室温で１２時間攪拌した。
次に、実施例２で得られたケイ素−酸素結合型構造体（１）（０．３２ｇ、無色透明液体）を加え、０℃で１２時間攪拌した。
次に、光重合開始剤（ＫＲ−０２、０．１５ｇ、ライトケミカル社製）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（０．３０ｇ、和光純薬社製）、酢酸エチル（０．５１ｇ、アルドリッチ社製、無水）、ジクロロメタン（３．２３ｇ、アルドリッチ社製、無水）加え、０℃で１２時間撹拌し、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（３）を得た。
[Example 3]
(Preparation of curable composition)
In an atmosphere of high purity argon (99.9999%) in a glove box, sodium methacrylate (0.24 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (0.29 g, manufactured by Aldrich, M n : 950), 2-methyltrimethylammonium chloride (0.21 g, manufactured by Aldrich), 2- (methacryloyloxy) ethyl 2- (trimethylammonio) ethyl phosphate (0.18 g, manufactured by Aldrich), di (Trimethylolpropane) tetraacrylate (0.45 g, manufactured by Aldrich, Mw : 466), diallyl maleate (0.32 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (3.29 g, Tokyo) (Made by Kasei Co., Ltd.) into a sample bottle and N, N-dimethyl Formamide (1.34 g, Aldrich, anhydrous), acetonitrile (9.41 g, Aldrich, anhydrous) and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (fluorosulfonyl) imide (1.21 g, manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.), propylene carbonate (0.53 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), ethylene carbonate (0.07 g, (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added and stirred at room temperature for 12 hours.
Next, the silicon-oxygen bond type structure (1) obtained in Example 2 (0.32 g, colorless transparent liquid) was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 12 hours.
Next, photopolymerization initiator (KR-02, 0.15 g, manufactured by Light Chemical Co., Ltd.), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (0.30 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), acetic acid Ethyl (0.51 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) and dichloromethane (3.23 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) were added and stirred at 0 ° C. for 12 hours to produce a curable composition for producing a lithium ion conductive material ( 3) was obtained.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（３）の溶液（１２．０８ｇ、無色透明溶液）をテフロン（登録商標）基板状にキャストし、アプリケーターを使用して、塗布した硬化性組成物（３）の厚さを１８０〜２００μｍに調整した。以下、実施例１と同様の方法で、リチウムイオン伝導性材料（３）を介して、淡黄色透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ３）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
The obtained curable composition (3) solution (12.08 g, colorless and transparent solution) was cast into a Teflon (registered trademark) substrate and the thickness of the applied curable composition (3) was applied using an applicator. The thickness was adjusted to 180 to 200 μm. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a light yellow transparent lithium ion conductive electrolyte membrane (M3) was obtained via the lithium ion conductive material (3).
［実施例４］
（硬化性組成物の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、メタクリル酸ナトリウム（０．１９ｇ、和光純薬社製）、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（０．３１ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｎ：９５０）、２−アクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド（０．２２ｇ、アルドリッチ社製）、リン酸２−（メタクリロイルオキシ）エチル２−（トリメチルアンモニオ）エチル（０．１７ｇ、アルドリッチ社製）、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート（０．４９ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｗ：４６６）、マレイン酸ジアリル（０．３３ｇ、東京化成社製）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（３．２２ｇ、東京化成社製）をサンプル瓶に入れ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（１．２５ｇ、アルドリッチ社製、無水）、アセトニトリル（９．３２ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で３時間撹拌した。そして、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムビス（フルオロスルホニル）イミド（１．３７ｇ、三菱マテリアル電子化成社製）、プロピレンカーボネート（０．５１ｇ、東京化成社製）、エチレンカーボネート（０．１０ｇ、東京化成社製）を加え、室温で１２時間攪拌した。
次に、実施例２で得られたケイ素−酸素結合型構造体（１）（０．３２ｇ、無色透明液体）を加え、０℃で１２時間攪拌した。さらに、トリス（トリメチルシリル）ボレート（０．２１ｇ、東京化成社製）、２，４，６−トリメトキシボロキシン（０．１７ｇ、東京化成社製）、リン酸トリス（トリメチルシリル）エステル（０．０９ｇ、東京化成社製）、トリエチルフォスファート（０．０３ｇ、東京化成社製）を加え、室温で３時間攪拌した。
次に、光重合開始剤（ＫＲ−０２、０．１６ｇ、ライトケミカル社製）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（０．３５ｇ、和光純薬社製）、酢酸エチル（０．６０ｇ、アルドリッチ社製、無水）、ジクロロメタン（３．３１ｇ、アルドリッチ社製、無水）加え、０℃で１２時間撹拌し、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（４）を得た。
[Example 4]
(Preparation of curable composition)
In an atmosphere of high purity argon (99.9999%) in a glove box, sodium methacrylate (0.19 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (0.31 g, manufactured by Aldrich, M n : 950), 2-methyltrimethylammonium chloride (0.22 g, manufactured by Aldrich), 2- (methacryloyloxy) ethyl 2- (trimethylammonio) ethyl phosphate (0.17 g, manufactured by Aldrich), di (Trimethylolpropane) tetraacrylate (0.49 g, manufactured by Aldrich, Mw : 466), diallyl maleate (0.33 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (3.22 g, Tokyo) (Made by Kasei Co., Ltd.) into a sample bottle and N, N-dimethyl Formamide (1.25 g, Aldrich, anhydrous), acetonitrile (9.32 g, Aldrich, anhydrous) and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (fluorosulfonyl) imide (1.37 g, manufactured by Mitsubishi Materials Electronics Chemical Co., Ltd.), propylene carbonate (0.51 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), ethylene carbonate (0.10 g, (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was added and stirred at room temperature for 12 hours.
Next, the silicon-oxygen bond type structure (1) obtained in Example 2 (0.32 g, colorless transparent liquid) was added, and the mixture was stirred at 0 ° C. for 12 hours. Furthermore, tris (trimethylsilyl) borate (0.21 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), 2,4,6-trimethoxyboroxine (0.17 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), tris (trimethylsilyl) phosphate ester (0.09 g) , Manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and triethyl phosphate (0.03 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added and stirred at room temperature for 3 hours.
Next, a photopolymerization initiator (KR-02, 0.16 g, manufactured by Light Chemical Co., Ltd.), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (0.35 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), acetic acid Ethyl (0.60 g, manufactured by Aldrich, anhydrous), dichloromethane (3.31 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) were added and stirred at 0 ° C. for 12 hours to prepare a curable composition for producing a lithium ion conductive material ( 4) was obtained.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（４）の溶液（１２．０８ｇ、無色透明溶液）をテフロン（登録商標）基板状にキャストし、アプリケーターを使用して、塗布した硬化性組成物（４）の厚さを１８０〜２００μｍに調整した。以下、実施例１と同様の方法で、リチウムイオン伝導性材料（４）を介して、淡黄色透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ４）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
The obtained curable composition (4) solution (12.08 g, colorless and transparent solution) was cast into a Teflon (registered trademark) substrate and the thickness of the applied curable composition (4) was applied using an applicator. The thickness was adjusted to 180 to 200 μm. Thereafter, a light yellow transparent lithium ion conductive electrolyte membrane (M4) was obtained through the lithium ion conductive material (4) in the same manner as in Example 1.
［実施例５］
（硬化性組成物の作製）
実施例４と同様の方法で、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（５）を得た。
[Example 5]
(Preparation of curable composition)
A curable composition (5) for producing a lithium ion conductive material was obtained in the same manner as in Example 4.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（５）の溶液（３．７３ｇ、無色透明溶液）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（０．６０ｇ、無水、アルドリッチ社製）に溶解させ、得られた溶液を、フッ素樹脂フィルム上でポリエチレン／ポリプロピレン製多孔質膜（厚さ：１〜６０μｍ、空孔率：３０〜９５％、平均孔径：０．０１〜１０μｍ）に含浸させた。含浸後の膜にフッ素樹脂フィルムを被せ、その上からアプリケーターで膜厚がおよそ６０μｍになるようにレベリングし、室温で４８時間室温静置した。次いでフィルムを剥がし、ＵＶ照射して、硬化性組成物（５）を仮硬化させた。そして、フッ素樹脂フィルムを新たに前記膜に被せ、２枚のガラス板でフッ素樹脂フィルムを介して前記膜を挟み、室温で２４時間静置した。次いで、オーブンを使用して、８０℃で２４時間加熱して本硬化させた後、減圧下、真空乾燥させて溶媒を留去することで、硬化性組成物（５）からリチウムイオン伝導性材料（５）を介する一貫法により、無色半透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ５）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
A solution (3.73 g, colorless transparent solution) of the obtained curable composition (5) was dissolved in N, N-dimethylformamide (0.60 g, anhydrous, manufactured by Aldrich), and the resulting solution was dissolved in fluorine. A polyethylene / polypropylene porous membrane (thickness: 1 to 60 μm, porosity: 30 to 95%, average pore diameter: 0.01 to 10 μm) was impregnated on the resin film. The impregnated film was covered with a fluororesin film, and leveled with an applicator so that the film thickness became approximately 60 μm, and allowed to stand at room temperature for 48 hours. Next, the film was peeled off and UV-irradiated to temporarily cure the curable composition (5). And the fluororesin film was newly covered on the said film | membrane, the said film | membrane was pinched | interposed through the fluororesin film with two glass plates, and it left still at room temperature for 24 hours. Next, after the main curing is performed by heating at 80 ° C. for 24 hours using an oven, the solvent is distilled off under reduced pressure and the solvent is distilled off, whereby the lithium ion conductive material is removed from the curable composition (5). A colorless translucent lithium ion conductive electrolyte membrane (M5) was obtained by a consistent method via (5).
［比較例１］
（硬化性組成物の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、メタクリル酸ナトリウム（０．２５ｇ、和光純薬社製）、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（０．２８ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｎ：９５０）、２−アクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド（０．２４ｇ、アルドリッチ社製）、リン酸２−（メタクリロイルオキシ）エチル２−（トリメチルアンモニオ）エチル（０．２１ｇ、アルドリッチ社製）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（３．１４ｇ、東京化成社製）をサンプル瓶に入れ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（１．４０ｇ、アルドリッチ社製、無水）、アセトニトリル（９．１９ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で３時間撹拌した。その後は実施例１と同様の方法で、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（Ｒ１）を得た。
[Comparative Example 1]
(Preparation of curable composition)
In an atmosphere of high purity argon (99.9999%) in a glove box, sodium methacrylate (0.25 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (0.28 g, manufactured by Aldrich, M n : 950), 2-methyltrimethylammonium chloride (0.24 g, manufactured by Aldrich), 2- (methacryloyloxy) ethyl 2- (trimethylammonio) ethyl phosphate (0.21 g, manufactured by Aldrich), lithium Bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (3.14 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was placed in a sample bottle, and N, N-dimethylformamide (1.40 g, manufactured by Aldrich, anhydrous), acetonitrile (9.19 g, manufactured by Aldrich) , Anhydrous) was added and stirred at room temperature for 3 hours. Thereafter, a curable composition (R1) for producing a lithium ion conductive material was obtained in the same manner as in Example 1.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（Ｒ１）の溶液（８．２５ｇ、無色透明溶液）をテフロン（登録商標）基板状にキャストし、アプリケーターを使用して、塗布した硬化性組成物（Ｒ１）の厚さを１８０〜２００μｍに調整した。以下、実施例１と同様の方法で、硬化性組成物（Ｒ１）からリチウムイオン伝導性材料（Ｒ１）を介する一貫法により、淡黄色透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（ＭＲ１）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
The obtained curable composition (R1) solution (8.25 g, colorless transparent solution) was cast into a Teflon (registered trademark) substrate, and the thickness of the applied curable composition (R1) using an applicator. The thickness was adjusted to 180 to 200 μm. Hereinafter, in the same manner as in Example 1, a light yellow transparent lithium ion conductive electrolyte membrane (MR1) was obtained from the curable composition (R1) by a consistent method via the lithium ion conductive material (R1).
［比較例２］
（硬化性組成物の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート（１．２１ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｗ：４６６）、マレイン酸ジアリル（０．５６ｇ、東京化成社製）とリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（３．０９ｇ、東京化成社製）をサンプル瓶に入れ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（１．４１ｇ、アルドリッチ社製、無水）、アセトニトリル（９．２４ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で３時間撹拌した。その後は実施例１と同様の方法で、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（Ｒ２）を得た。
[Comparative Example 2]
(Preparation of curable composition)
In an atmosphere of high-purity argon (99.9999%) in a glove box, di (trimethylolpropane) tetraacrylate (1.21 g, manufactured by Aldrich, Mw : 466), diallyl maleate (0.56 g, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) And lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (3.09 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in a sample bottle, N, N-dimethylformamide (1.41 g, manufactured by Aldrich, anhydrous), acetonitrile (9.24 g). , Manufactured by Aldrich, anhydrous), and stirred at room temperature for 3 hours. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a curable composition (R2) for producing a lithium ion conductive material was obtained.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（Ｒ２）の溶液（８．４３ｇ、無色透明溶液）をテフロン（登録商標）基板状にキャストし、アプリケーターを使用して、塗布した硬化性組成物（Ｒ２）の厚さを１８０〜２００μｍに調整した。以下、実施例１と同様方法で、硬化性組成物（Ｒ２）からリチウムイオン伝導性材料（Ｒ２）を介する一貫法により、淡黄色透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（ＭＲ２）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
The obtained curable composition (R2) solution (8.43 g, colorless and transparent solution) was cast into a Teflon (registered trademark) substrate and the thickness of the applied curable composition (R2) using an applicator. The thickness was adjusted to 180 to 200 μm. Thereafter, in the same manner as in Example 1, a light yellow transparent lithium ion conductive electrolyte membrane (MR2) was obtained from the curable composition (R2) by a consistent method via the lithium ion conductive material (R2).
［比較例３］
（硬化性組成物の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート（０．４９ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｗ：４６６）、マレイン酸ジアリル（０．３６ｇ、東京化成社製）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（１．５２ｇ、東京化成社製）をサンプル瓶に入れ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（１．２０ｇ、アルドリッチ社製、無水）、アセトニトリル（５．４３ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で３時間撹拌した。次に、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（０．１８ｇ、和光純薬社製）、酢酸エチル（０．３６ｇ、アルドリッチ社製、無水）、ジクロロメタン（１．８７ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、０℃で１２時間撹拌した後、５０〜８０℃で１２時間加熱撹拌した。
また、メタクリル酸ナトリウム（０．２３ｇ、和光純薬社製）、ポリ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート（０．２７ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｎ：９５０）、２−アクリル酸エチルトリメチルアンモニウムクロリド（０．２０ｇ、アルドリッチ社製）、リン酸２−（メタクリロイルオキシ）エチル２−（トリメチルアンモニオ）エチル（０．１６ｇ、アルドリッチ社製）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（１．５７ｇ、東京化成社製）を別のサンプル瓶に入れ、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（１．３３ｇ、アルドリッチ社製、無水）、アセトニトリル（５．５２ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で３時間撹拌した。次に、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）（０．２１ｇ、和光純薬社製）、酢酸エチル（０．３５ｇ、アルドリッチ社製、無水）、ジクロロメタン（２．２．９ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、０℃で１２時間撹拌した後、５０〜８０℃で１２時間過熱撹拌した。
そして、２つのサンプル瓶の中身を混合して一つにまとめ、室温で３時間撹拌し、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（Ｒ３）を得た。
[Comparative Example 3]
(Preparation of curable composition)
In an atmosphere of high purity argon (99.9999%) in a glove box, di (trimethylolpropane) tetraacrylate (0.49 g, manufactured by Aldrich, M w : 466), diallyl maleate (0.36 g, Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) Product), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (1.52 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) in a sample bottle, N, N-dimethylformamide (1.20 g, manufactured by Aldrich, anhydrous), acetonitrile (5.43 g) , Manufactured by Aldrich, anhydrous), and stirred at room temperature for 3 hours. Next, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (0.18 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries), ethyl acetate (0.36 g, manufactured by Aldrich, anhydrous), dichloromethane (1.87 g, Aldrich, anhydrous) was added and stirred at 0 ° C. for 12 hours, and then heated and stirred at 50 to 80 ° C. for 12 hours.
Further, sodium methacrylate (0.23 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), poly (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (0.27 g, manufactured by Aldrich, M n : 950), 2-methyltrimethylammonium chloride (0 .20 g, manufactured by Aldrich), 2- (methacryloyloxy) ethyl phosphate 2- (trimethylammonio) ethyl (0.16 g, manufactured by Aldrich), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (1.57 g, Tokyo Chemical Industry) N, N-dimethylformamide (1.33 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) and acetonitrile (5.52 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) were added and stirred at room temperature for 3 hours. . Next, 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) (0.21 g, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), ethyl acetate (0.35 g, manufactured by Aldrich, anhydrous), dichloromethane (2.2. 9 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) was added, and the mixture was stirred at 0 ° C for 12 hours, and then heated and stirred at 50 to 80 ° C for 12 hours.
And the contents of two sample bottles were mixed and put together, and it stirred at room temperature for 3 hours, and obtained the curable composition (R3) for producing a lithium ion conductive material.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（Ｒ３）の溶液（７．８２ｇ、無色透明溶液）をテフロン（登録商標）基板状にキャストし、アプリケーターを使用して、塗布した硬化性組成物（Ｒ３）の厚さを１８０〜２００μｍに調整した。その後、室温で２４時間静置した。次にオーブンを使用して室温から６０℃まで段階的に昇温し、２４時間加熱し、本硬化させた。そして、減圧下、真空乾燥させて溶媒を留去することにより、硬化性組成物（Ｒ３）からリチウムイオン伝導性材料（Ｒ３）を介する一貫法により、淡黄色透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（ＭＲ３）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
The obtained curable composition (R3) solution (7.82 g, colorless and transparent solution) was cast into a Teflon (registered trademark) substrate, and the thickness of the applied curable composition (R3) using an applicator. The thickness was adjusted to 180 to 200 μm. Then, it left still at room temperature for 24 hours. Next, the temperature was raised stepwise from room temperature to 60 ° C. using an oven, and heated for 24 hours to be fully cured. Then, by vacuum drying under reduced pressure and distilling off the solvent, a light yellow transparent lithium ion conductive electrolyte membrane (by a consistent method through the lithium ion conductive material (R3) from the curable composition (R3) ( MR3) was obtained.
［比較例４］
（硬化性組成物の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、ポリ（エチレンオキシド）（３．３０ｇ、アルドリッチ社製、Ｍｎ：６００，０００）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（２．１６ｇ、東京化成社製）をサンプル瓶に入れ、アセトニトリル（１０９．２ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で１２時間撹拌し、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（Ｒ４）を得た。
[Comparative Example 4]
(Preparation of curable composition)
In an atmosphere of high purity argon (99.9999%) in a glove box, poly (ethylene oxide) (3.30 g, manufactured by Aldrich, M n : 600,000), lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (2.16 g, A curable composition (R4) for preparing a lithium ion conductive material by adding acetonitrile (109.2 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) to a sample bottle and stirring for 12 hours at room temperature. Got.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（Ｒ４）の溶液（２．０７ｇ、無色透明溶液）をテフロン（登録商標）基板状にキャストし、アプリケーターを使用して、塗布した硬化性組成物（Ｒ４）の厚さを１５０〜２５０μｍに調整した。次いで、室温で２４時間室温静置した後、オーブンを使用して８０℃で６時間加熱した。そして、減圧下、真空乾燥させて溶媒を留去することにより、硬化性組成物（Ｒ４）からリチウムイオン伝導性材料（Ｒ４）を介する一貫法により、無色半透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（ＭＲ４）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
The obtained curable composition (R4) solution (2.07 g, colorless and transparent solution) was cast into a Teflon (registered trademark) substrate, and the thickness of the applied curable composition (R4) using an applicator. The thickness was adjusted to 150 to 250 μm. Subsequently, after leaving still at room temperature for 24 hours, it heated at 80 degreeC using the oven for 6 hours. Then, by vacuum drying under reduced pressure and distilling off the solvent, a colorless translucent lithium ion conductive electrolyte membrane (by a consistent method from the curable composition (R4) through the lithium ion conductive material (R4) ( MR4) was obtained.
［比較例５］
（硬化性組成物の作製）
比較例４と同様の方法で、リチウムイオン伝導性材料を作製するための硬化性組成物（Ｒ５）を得た。
[Comparative Example 5]
(Preparation of curable composition)
A curable composition (R5) for producing a lithium ion conductive material was obtained in the same manner as in Comparative Example 4.
（リチウムイオン伝導性材料及びリチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
得られた硬化性組成物（Ｒ５）の溶液（１．９０ｇ、無色透明溶液）をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（０．５４ｇ、無水、アルドリッチ社製）に溶解させ、得られた溶液を、フッ素樹脂フィルム上でポリエチレン／ポリプロピレン製多孔質膜（厚さ：１〜６０μｍ、空孔率：３０〜９５％、平均孔径：０．０１〜１０μｍ）に含浸させた。含浸後の膜にフッ素樹脂フィルムを被せ、その上からアプリケーターで膜厚がおよそ６０μｍになるようにレベリングした。そして、フッ素樹脂フィルムを新たに前記膜に被せ、２枚のガラス板でフッ素樹脂フィルムを介して前記膜を挟み、室温で２４時間静置した。次いで、オーブンを使用して、８０℃で２４時間加熱した後、減圧下、真空乾燥させて溶媒を留去することにより、硬化性組成物（Ｒ５）からリチウムイオン伝導性材料（Ｒ５）を介する一貫法により、無色半透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（ＭＲ５）を得た。
(Preparation of lithium ion conductive material and lithium ion conductive electrolyte membrane)
A solution (1.90 g, colorless transparent solution) of the obtained curable composition (R5) was dissolved in N, N-dimethylformamide (0.54 g, anhydrous, manufactured by Aldrich), and the resulting solution was dissolved in fluorine. A polyethylene / polypropylene porous membrane (thickness: 1 to 60 μm, porosity: 30 to 95%, average pore diameter: 0.01 to 10 μm) was impregnated on the resin film. The impregnated film was covered with a fluororesin film, and leveled with an applicator from above to make a film thickness of approximately 60 μm. And the fluororesin film was newly covered on the said film | membrane, the said film | membrane was pinched | interposed through the fluororesin film with two glass plates, and it left still at room temperature for 24 hours. Next, after heating at 80 ° C. for 24 hours using an oven, the solvent is distilled off under reduced pressure under reduced pressure to remove the solvent from the curable composition (R5) via the lithium ion conductive material (R5). By a consistent method, a colorless translucent lithium ion conductive electrolyte membrane (MR5) was obtained.
［比較例６］
（リチウムイオン伝導性電解質膜の作製）
硬化性組成物の溶液に代えて、リチウム塩含有有機電解液である六フッ化リン酸リチウム溶液（プロピレンカーボネート：エチレンカーボネート＝１：１）（１．０Ｍ、１．２８ｇ、キシダ化学社製、以下、リチウムイオン伝導性材料（６）と略記することがある）を、フッ素樹脂フィルム上でポリエチレン／ポリプロピレン製多孔質膜（厚さ：１〜６０μｍ、空孔率：３０〜９５％、平均孔径：０．０１〜１０μｍ）に含浸させることにより、無色半透明のリチウムイオン伝導性電解質膜（ＭＲ６）を得た。
[Comparative Example 6]
(Preparation of lithium ion conductive electrolyte membrane)
Instead of the solution of the curable composition, lithium hexafluorophosphate solution (propylene carbonate: ethylene carbonate = 1: 1) which is a lithium salt-containing organic electrolyte (1.0 M, 1.28 g, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., Hereinafter, a lithium ion conductive material (6) may be abbreviated as a polyethylene / polypropylene porous film (thickness: 1 to 60 μm, porosity: 30 to 95%, average pore diameter) on a fluororesin film. : 0.01 to 10 μm) to obtain a colorless translucent lithium ion conductive electrolyte membrane (MR6).
＜リチウムイオン伝導性材料の評価＞
（粘度の評価）
マルチレンジ粘度計ＴＶＢ−２２Ｈ形粘度計（東機産業社製）を使用し、日本工業規格（ＪＩＳ）の粘度測定法（ＪＩＳ Ｋ ７１１７−２）に従い、回転数５０ｒｐｍ、温度２０℃の測定条件で、リチウムイオン伝導性材料（１）〜（５）及び（Ｒ１）〜（Ｒ６）の粘度を測定した。なお、ここでは、得られた硬化性組成物を硬化させる具体的な操作を行う前の完全硬化していない状態にあるものを「リチウムイオン伝導性材料」として、その粘度を測定した。そして、同一条件で５回測定し、その平均値を採用した。評価結果を表１に示す。なお、表１において、例えば、「（Ａ）＋（Ｂ）」との表記は、構造体（Ａ）と構造体（Ｂ）が、これが結合した状態で含有されていることを示し、「（Ａ），（Ｂ）」との表記は、構造体（Ａ）と構造体（Ｂ）が結合せずに含有されていることを示す。
<Evaluation of lithium ion conductive material>
(Evaluation of viscosity)
Using a multi-range viscometer TVB-22H type viscometer (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.), according to the Japanese Industrial Standard (JIS) viscosity measurement method (JIS K 7117-2), measurement conditions at a rotation speed of 50 rpm and a temperature of 20 ° C. Thus, the viscosity of the lithium ion conductive materials (1) to (5) and (R1) to (R6) was measured. Here, the viscosity of the obtained material was measured as a “lithium ion conductive material” that was not completely cured before a specific operation for curing the obtained curable composition. And it measured 5 times on the same conditions, and employ | adopted the average value. The evaluation results are shown in Table 1. In Table 1, for example, the notation “(A) + (B)” indicates that the structure (A) and the structure (B) are contained in a combined state, and “( The notations “A) and (B)” indicate that the structure (A) and the structure (B) are contained without being bonded.
＜リチウムイオン伝導性電解質膜の評価＞
（形態の評価）
リチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ１）〜（Ｍ５）を、ＦＥ−ＳＥＭにより観察したところ、いずれにおいても粒子径が４０〜７０ｎｍ（ナノメートル）程度の不定形である一次粒子が確認された。さらに、その一次粒子表面に、厚さが１０〜１００ｎｍ程度の鎖状高分子による分子層が存在する、複合粒子の連続体構造が含まれていることを確認した。
一方、リチウムイオン伝導性電解質膜（ＭＲ１）〜（ＭＲ６）を、ＦＥ−ＳＥＭにより観察したところ、（ＭＲ２）及び（ＭＲ３）においては、粒子径が５０〜８０ｎｍ程度の不定形である一次粒子が確認されたが、その一次粒子表面に、（Ｍ１）〜（Ｍ５）で見られたような分子層は確認できなかった。そして、（ＭＲ１）及び（ＭＲ４）〜（ＭＲ６）においては、一次粒子すら確認できなかった。
<Evaluation of lithium ion conductive electrolyte membrane>
(Evaluation of form)
When the lithium ion conductive electrolyte membranes (M1) to (M5) were observed by FE-SEM, primary particles having an irregular shape with a particle size of about 40 to 70 nm (nanometers) were observed in all cases. Furthermore, it was confirmed that the primary particle surface contained a continuous structure of composite particles in which a molecular layer of a chain polymer having a thickness of about 10 to 100 nm was present.
On the other hand, when the lithium ion conductive electrolyte membranes (MR1) to (MR6) were observed by FE-SEM, in (MR2) and (MR3), primary particles having an irregular shape with a particle size of about 50 to 80 nm were found. Although confirmed, a molecular layer as seen in (M1) to (M5) could not be confirmed on the surface of the primary particles. In (MR1) and (MR4) to (MR6), even primary particles could not be confirmed.
（膜厚方向における全リチウムイオン伝導度比の評価）
リチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ１）〜（Ｍ５）、（ＭＲ１）〜（ＭＲ６）を電気化学セル（宝泉社製、ＨＳセル又はＣＲ２０３２型コインセル）にセットし、ＳＵＳ板で挟みこんで密着させ、対称型セルを作製した。
次いで、前記対称型セルに電気化学インピーダンス測定装置（ソーラトロン社製、１２６０８Ｗ型電気化学測定システム）を接続し、周波数０．０１Ｈｚ〜１ＭＨｚの領域でインピーダンスを測定して、サンプルの全リチウムイオン伝導度を測定した。
そして、代表的なリチウムイオン伝導性物質であるポリエチレンオキシド（アルドリッチ社製、体積平均分子量 〜６００，０００）に、代表的なリチウム塩であるビス（トリフルオロメタン）スルホンイミドリチウム塩（アルドリッチ社製）を加えてリチウムイオン伝導性電解質膜とし、これについて、同様の条件でインピーダンスを測定した。この測定値を基準として、各リチウムイオン伝導性電解質膜の表面方向におけるインピーダンス測定値を割った比（全リチウムイオン伝導度比）を算出した。評価結果を表２に示す。
(Evaluation of total lithium ion conductivity ratio in the film thickness direction)
Lithium ion conductive electrolyte membranes (M1) to (M5), (MR1) to (MR6) are set in an electrochemical cell (HS cell or CR2032 type coin cell manufactured by Hosen Co., Ltd.) A symmetric cell was produced.
Next, an electrochemical impedance measurement device (12608W type electrochemical measurement system manufactured by Solartron) was connected to the symmetric cell, and the impedance was measured in the frequency range of 0.01 Hz to 1 MHz, and the total lithium ion conductivity of the sample was measured. Was measured.
And, a typical lithium ion conductive material, polyethylene oxide (Aldrich, volume average molecular weight ˜600,000), a typical lithium salt, bis (trifluoromethane) sulfonimide lithium salt (Aldrich) Was added to obtain a lithium ion conductive electrolyte membrane, and the impedance was measured under the same conditions. Based on this measurement value, a ratio (total lithium ion conductivity ratio) obtained by dividing the impedance measurement value in the surface direction of each lithium ion conductive electrolyte membrane was calculated. The evaluation results are shown in Table 2.
（輸率の評価）
リチウムイオン伝導性電解質膜の輸率（ｔ）は、以下に示すように、直流分極測定と交流インピーダンス測定の併用によって算出した。
すなわち、リチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ１）〜（Ｍ５）、（ＭＲ１）〜（ＭＲ６）を上記の全リチウムイオン伝導度測定時と同様の電気化学セルにセットし、リチウム箔で挟みこんで密着させ、対称型セルを作製した。
次いで、このセルを８０℃で５時間保持してエージングを行い、交流インピーダンスを測定した（初期、０）。次に直流分極測定を行った（ΔＶ）。そして、電流が一定になったことを確認して、再度交流インピーダンスを測定した（定常状態、ｓ）。
次いで、前記直流分極測定値（ΔＶ）、初期と定常状態のそれぞれにおける界面抵抗値（Ｒｉ０、Ｒｉｓ）及び電流値（Ｉ０、Ｉｓ）を下記式（１）に代入して、輸率（ｔ）を求めた。評価結果を表２に示す。
(Evaluation of transportation rate)
The transport number (t) of the lithium ion conductive electrolyte membrane was calculated by the combined use of DC polarization measurement and AC impedance measurement as shown below.
That is, the lithium ion conductive electrolyte membranes (M1) to (M5) and (MR1) to (MR6) are set in the same electrochemical cell as in the above-described total lithium ion conductivity measurement, and are sandwiched between lithium foils and adhered. To produce a symmetric cell.
Next, the cell was kept at 80 ° C. for 5 hours for aging, and the AC impedance was measured (initial, 0). Next, DC polarization measurement was performed (ΔV). Then, after confirming that the current became constant, the AC impedance was measured again (steady state, s).
Next, the DC polarization measurement value (ΔV), the interface resistance value (Ri 0 , Ri s ) and the current value (I 0 , I s ) in the initial state and the steady state are substituted into the following formula (1), The rate (t) was determined. The evaluation results are shown in Table 2.
（膜強度の評価）
１辺が４ｃｍの正方形に切断したリチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ１）〜（Ｍ５）、（ＭＲ１）〜（ＭＲ６）を正極（パイオトレック社製、コバルト酸リチウム）と負極（パイオトレック社製、天然グラファイト）で挟み、精密プレス機を使用して４０℃、１ｋＮの条件下、３分間プレスした。
初期の膜厚（ｄ０）に対するプレス後の膜厚（ｄ１）の減少変化率（−Δｄｐ）を下記式（２）から、初期の膜面積（Ｓ０）に対するプレス後の膜面積（Ｓ１）の変化率（ΔＳｐ）を下式（３）から、それぞれ算出し、膜強度評価の指標とした。評価結果を表３に示す。
(Evaluation of film strength)
Lithium ion conductive electrolyte membranes (M1) to (M5) and (MR1) to (MR6) cut into squares having a side of 4 cm are formed by using a positive electrode (Piotrec Co., Ltd., lithium cobaltate) and a negative electrode (Piotrec Co., Ltd., Natural graphite) and pressed for 3 minutes using a precision press at 40 ° C. and 1 kN.
The decreasing rate (−Δd p ) of the film thickness (d 1 ) after pressing with respect to the initial film thickness (d 0 ) is calculated from the following formula (2), and the film area after pressing with respect to the initial film area (S 0 ) ( The change rate (ΔS p ) of S 1 ) was calculated from the following formula (3), and used as an index for evaluating the film strength. The evaluation results are shown in Table 3.
（形状保持安定性の評価）
１辺が５ｃｍの正方形に切断したリチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ１）〜（Ｍ５）、（ＭＲ１）〜（ＭＲ６）を、一般的なリチウムイオン伝導性電解液であるプロピレンカーボネート中に浸漬して、２５℃で１日静置した。その後、６０℃で６時間加熱を行った後、２５℃まで冷却して６時間静置した。次いで、８０℃で６時間加熱を行った後、０℃まで冷却して６時間静置した。この操作を１サイクルとし、３サイクル行った。
次いで、リチウムイオン伝導性電解質膜をプロピレンカーボネートから取り出し、表面の液体を取り除いた後、すばやく寸法を測定した。浸漬前の寸法（ｌ０）に対する浸漬後の寸法（ｌ１）の変化率（Δｌｄ）を下記式（４）から寸法膨潤率として算出し、４辺の平均値を形状保持安定性評価の指標とした。評価結果を表３に示す。
(Evaluation of shape retention stability)
The lithium ion conductive electrolyte membranes (M1) to (M5) and (MR1) to (MR6) cut into squares each having a side of 5 cm are immersed in propylene carbonate which is a general lithium ion conductive electrolyte. And left at 25 ° C. for 1 day. Then, after heating at 60 degreeC for 6 hours, it cooled to 25 degreeC and left still for 6 hours. Subsequently, after heating at 80 degreeC for 6 hours, it cooled to 0 degreeC and left still for 6 hours. This operation was defined as one cycle, and three cycles were performed.
Next, the lithium ion conductive electrolyte membrane was taken out of propylene carbonate, and after removing the liquid on the surface, the dimensions were quickly measured. The change rate (Δl d ) of the dimension (l 1 ) after the immersion with respect to the dimension (l 0 ) before the immersion is calculated as a dimension swelling ratio from the following formula (4), and the average value of the four sides is used to evaluate the shape retention stability It was used as an index. The evaluation results are shown in Table 3.
＜電極の作製＞
以下に示す各種電極を作製（準備）した。
（市販品電極）
標準電極として、市販品の正極（パイオトレック社製、コバルト酸リチウム、６７μｍ）及び負極（パイオトレック社製、天然グラファイト、６１μｍ）を使用して、そのまま後述する評価に供した。
<Production of electrode>
Various electrodes shown below were prepared (prepared).
(Commercially available electrode)
As a standard electrode, a commercially available positive electrode (manufactured by Piotrec Co., lithium cobaltate, 67 μm) and a negative electrode (manufactured by Piotrec Co., natural graphite, 61 μm) were used and subjected to the evaluation described below as they were.
（コーティング電極の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、実施例１〜５又は比較例１〜５で得られた硬化性組成物、あるいは比較例６で使用した六フッ化リン酸リチウム溶液を、それぞれ正極（パイオトレック社製、コバルト酸リチウム、６７μｍ）及び負極（パイオトレック社製、天然グラファイト、６１μｍ）上にパスツールピペットを使用して滴下した。そして、アプリケーターでリチウムイオン伝導性材料の厚さをおよそ１００μｍになるように調整した。
次いで、実施例１〜５及び比較例１〜２で得られた硬化性組成物に関しては、ＵＶ照射を行い仮硬化させた。その後、全ての電極に関して、室温から８０℃まで徐々に昇温し、２４時間加熱して、本硬化させた。そして、加熱後、減圧下で真空乾燥させることにより溶媒を留去した後、電極を直径１６ｍｍの大きさとなるように切り出し、コーティング正極及び負極をそれぞれ得た。
(Production of coating electrode)
The curable composition obtained in Examples 1 to 5 or Comparative Examples 1 to 5 or the lithium hexafluorophosphate solution used in Comparative Example 6 in a high purity argon (99.9999%) atmosphere in a glove box Were dropped using a Pasteur pipette on the positive electrode (Piotrec Co., Ltd., lithium cobaltate, 67 μm) and the negative electrode (Piotrek Co., natural graphite, 61 μm), respectively. Then, the thickness of the lithium ion conductive material was adjusted to about 100 μm with an applicator.
Next, the curable compositions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were temporarily cured by UV irradiation. Thereafter, all the electrodes were gradually heated from room temperature to 80 ° C. and heated for 24 hours to be fully cured. After heating, the solvent was distilled off by vacuum drying under reduced pressure, and then the electrode was cut out to have a diameter of 16 mm to obtain a coated positive electrode and a negative electrode, respectively.
（スラリー電極の作製）
グローブボックス内で高純度アルゴン（９９．９９９９%）雰囲気下、リン酸鉄リチウム（０．６５ｇ）、高導電性カーボンブラック（０．１３ｇ、ケッチェン）、実施例１〜５又は比較例１〜５で得られた硬化性組成物（０．２４５ｇ）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（０．０８３ｇ、東京化成社製）、あるいは比較例６で使用した六フッ化リン酸リチウム溶液（０．２１４ｇ）をそれぞれサンプル瓶に入れ、アセトニトリル（９．２１ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で６時間撹拌し、正極電極スラリーを得た。
同様にして、人造黒鉛（０．５２ｇ）、高導電性カーボンブラック（０．１４ｇ、ケッチェン）、実施例１〜５又は比較例１〜５で得られた硬化性組成物（０．３５ｇ）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（０．１１ｇ、東京化成社製）、あるいは比較例６で使用した六フッ化リン酸リチウム溶液（０．２３１ｇ）をサンプル瓶に入れ、アセトニトリル（９．３１ｇ、アルドリッチ社製、無水）を加え、室温で６時間撹拌し、負極電極スラリーを得た。
(Production of slurry electrode)
In an atmosphere of high purity argon (99.9999%) in a glove box, lithium iron phosphate (0.65 g), highly conductive carbon black (0.13 g, Ketjen), Examples 1 to 5 or Comparative Examples 1 to 5 Curable composition (0.245 g) obtained in the above, lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (0.083 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), or the lithium hexafluorophosphate solution (0. 214 g) was placed in each sample bottle, acetonitrile (9.21 g, manufactured by Aldrich, anhydrous) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 6 hours to obtain a positive electrode slurry.
Similarly, artificial graphite (0.52 g), highly conductive carbon black (0.14 g, ketjen), curable compositions (0.35 g) obtained in Examples 1 to 5 or Comparative Examples 1 to 5, Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (0.11 g, manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) or lithium hexafluorophosphate solution (0.231 g) used in Comparative Example 6 was placed in a sample bottle, and acetonitrile (9.31 g, Aldrich, anhydrous) was added and stirred at room temperature for 6 hours to obtain a negative electrode slurry.
前記正極電極スラリーをアルミニウム箔（厚さ２０μｍ）上に、前記負極電極スラリーを銅箔（厚さ２０μｍ）上に、それぞれ塗布した。そして、アプリケーターで前記電極スラリーの厚さをおよそ１００μｍになるように調整した後、実施例１〜５及び比較例１〜２で得られた硬化性組成物を含むものに関しては、ＵＶ照射を行い仮硬化させた。その後、全ての電極に関して、１１０℃で１２時間乾燥させ、本硬化させた。そして、加熱後、減圧下で真空乾燥させることにより溶媒を留去し、電極を直径１６ｍｍの大きさとなるように切り出し、スラリー正極及びスラリー負極をそれぞれ得た。 The positive electrode slurry was applied onto an aluminum foil (thickness 20 μm), and the negative electrode slurry was applied onto a copper foil (thickness 20 μm). And after adjusting so that the thickness of the said electrode slurry may be set to about 100 micrometers with an applicator, about what contains the curable composition obtained in Examples 1-5 and Comparative Examples 1-2, UV irradiation is performed. Temporarily cured. Thereafter, all the electrodes were dried at 110 ° C. for 12 hours and finally cured. And after heating, it was made to vacuum-dry under reduced pressure, the solvent was distilled off, the electrode was cut out so that it might become a magnitude | size of diameter 16mm, and the slurry positive electrode and the slurry negative electrode were obtained, respectively.
＜膜−電極接合体の評価＞
（充放電特性の評価）
リチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ１）〜（Ｍ５）、（ＭＲ１）〜（ＭＲ６）を、それぞれ前記市販品電極（正極（パイオトレック社製、コバルト酸リチウム）及び負極（パイオトレック社製、天然グラファイト））、前記コーティング電極（正極及び負極）、又は前記スラリー電極（正極及び負極）で挟みこんで密着させ、非対称型ラミネートセルを作製した。
次いで、電池充放電装置（ＨＪ−ＳＭ８システム、北斗電工社製）を使用し、前記非対称型ラミネートセルについて、電流密度０．１ｍＡ／ｃｍ２で定電流測定を行い、初期容量（ａ）と、１００サイクル後の容量（ｂ）を測定し、これら測定値を下記式（５）に代入して容量維持率（ｍ）（％）を求め、前記非対称型ラミネートセルの充放電特性を評価した。評価結果を表４に示す。
<Evaluation of membrane-electrode assembly>
(Evaluation of charge / discharge characteristics)
Lithium ion conductive electrolyte membranes (M1) to (M5) and (MR1) to (MR6) were respectively prepared from the above-mentioned commercial product electrodes (positive electrode (Piotrek, Lithium Cobalt)) and negative electrode (Piotrek, natural graphite). )), The coating electrode (positive electrode and negative electrode) or the slurry electrode (positive electrode and negative electrode) to be in close contact with each other to produce an asymmetric laminate cell.
Next, using a battery charging / discharging device (HJ-SM8 system, manufactured by Hokuto Denko), the asymmetric laminate cell was subjected to constant current measurement at a current density of 0.1 mA / cm 2 , and an initial capacity (a), The capacity (b) after 100 cycles was measured, and these measured values were substituted into the following formula (5) to determine the capacity retention rate (m) (%), and the charge / discharge characteristics of the asymmetric laminate cell were evaluated. The evaluation results are shown in Table 4.
以上の結果から、実施例１〜５のリチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ１）〜（Ｍ５）は、比較例１〜５のリチウムイオン伝導性電解質膜（ＭＲ１）〜（ＭＲ５）よりも高いイオン電導性を有し、耐久性も同等以上であることが確認できた。また、リチウムイオン伝導性液体を含む実施例３〜５のリチウムイオン伝導性電解質膜（Ｍ３）〜（Ｍ５）は、電解液系の比較例６のリチウムイオン伝導性電解質膜（ＭＲ６）にも匹敵するイオン電導性を有していた。
また、三次元計測Ｘ線ＣＴ装置を使用して、実施例１〜５のリチウムイオン伝導性材料（１）〜（５）の三次元構造を測定した結果、粒子状構造が三次元的に連なって配列していることが確認できた。一方、比較例１〜６リチウムイオン伝導性材料（Ｒ１）〜（Ｒ６）では、粒子状構造や三次元的な構造配列を確認できなかった。
そして、実施例１〜５の膜−電極接合体は、比較例１〜６の膜−電極接合体に対して、電池性能が同等以上で、極めて優れることが確認できた。
From the above results, the lithium ion conductive electrolyte membranes (M1) to (M5) of Examples 1 to 5 have higher ion conductivity than the lithium ion conductive electrolyte membranes (MR1) to (MR5) of Comparative Examples 1 to 5. It was confirmed that the durability was equal or better. Further, the lithium ion conductive electrolyte membranes (M3) to (M5) of Examples 3 to 5 containing the lithium ion conductive liquid are comparable to the lithium ion conductive electrolyte membrane (MR6) of Comparative Example 6 of the electrolyte system. It had ionic conductivity.
Moreover, as a result of measuring the three-dimensional structure of the lithium ion conductive materials (1) to (5) of Examples 1 to 5 using a three-dimensional measurement X-ray CT apparatus, the particulate structures are three-dimensionally connected. It was confirmed that they were arranged. On the other hand, in the lithium ion conductive materials (R1) to (R6) in Comparative Examples 1 to 6, a particulate structure and a three-dimensional structure arrangement could not be confirmed.
And it was confirmed that the membrane-electrode assemblies of Examples 1 to 5 were extremely superior in battery performance to the membrane-electrode assemblies of Comparative Examples 1 to 6 and were excellent.
本発明は、リチウムイオン二次電池の分野で利用可能である。 The present invention can be used in the field of lithium ion secondary batteries.
Claims (11)
前記結合体は、前記多官能基含有構造体（Ｂ）が、複数の前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）と結合してなり、
前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）は、アニオン性、ノニオン性、カチオン性又は双性の官能基を有する鎖状分子であり、
前記多官能基含有構造体（Ｂ）は、三つ以上の不飽和結合を有する化合物を少なくとも含む架橋剤が結合されてなる、略球状の三次元構造体であり、且つその表面に前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）が結合して層構造をなし、
前記層構造の空隙部に、前記リチウムイオン電解質（Ｃ）が含まれており、
前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）及び／又は前記多官能基含有構造体（Ｂ）が、下記一般式（Ｉ）で表される金属−酸素結合による架橋構造を含む金属−酸素結合型構造体（Ｄ）を重合成分として含むものであり、
前記リチウムイオン伝導作用部位含有構造体（Ａ）及び多官能基含有構造体（Ｂ）が、重合性不飽和二重結合及び／又は金属−酸素結合を介して結合し、前記結合体が粒子状構造であることを特徴とするリチウムイオン伝導性材料。
The conjugate is formed by combining the polyfunctional group-containing structure (B) with a plurality of the lithium ion conductive action site-containing structures (A),
The lithium ion conducting site-containing structure (A) is a chain molecule having an anionic, nonionic, cationic or zwitter functional group,
The polyfunctional group-containing structure (B) is a substantially spherical three-dimensional structure formed by bonding a crosslinking agent containing at least a compound having three or more unsaturated bonds, and the lithium ion is formed on the surface thereof. Conductive action site containing structure (A) is combined to form a layer structure,
The lithium ion electrolyte (C) is contained in the void portion of the layer structure ,
The metal-oxygen bond, wherein the lithium ion conducting site-containing structure (A) and / or the polyfunctional group-containing structure (B) includes a cross-linked structure by a metal-oxygen bond represented by the following general formula (I) A mold structure (D) as a polymerization component,
The lithium ion conducting site-containing structure (A) and the polyfunctional group-containing structure (B) are bonded through a polymerizable unsaturated double bond and / or a metal-oxygen bond, and the combined body is in the form of particles. A lithium ion conductive material having a structure .
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